Автоматизация комплекса подготовки и экипировки воды. Локомотивное депо

В посёлке городского типа Новый Ургал, вторая ветка БАМа, выполнены пусконаладочные работы автоматизации технологического процесса системы водоподготовки охлаждающей жидкости для дизельных двигателей тепловозов.

Проектное название - КОМПЛЕКС ПОДГОТОВКИ И ЭКИПИРОВКИ ВОДЫ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ ПО ВОДЕ С ЩЕЛОЧНОЙ ПРИСАДКОЙ 3м3/сут., С БЕСЩЕЛОЧНОЙ 10м3/сут.

Основное оборудование расположено в помещение водоподготовки. Состав системы:

• Накопительные ёмкости приготовления щелочной и без щелочной воды;
• Приёмная ёмкость слива с тепловозов отработанной воды, которую можно довести до нужной в зависимости от химических показателей и для экономии реагентов;
• Узел приготовления дистиллята;
• Оснащение системы насосами, мешалками, дозаторами, подогревателями, различными контролирующими и защитными датчиками;
• Шкаф управления и шкаф ВРУ;
• 15 внешних постов колонок, которые располагаются в трёх линейных зонах техобслуживания тепловозов.

Самая главная технологическая схема, которой в ТЗ не было, нашлась на объекте

Оксонометрия

Проект был разработан ООО «ФКТ РОСТР» Санкт-Петербург 2018 г. На систему имелся паспорт с описанием автоматической работы. По факту центральный шкаф с ПЛК не выполнял свою функцию СОВСЕМ. Дисплей экрана существовал своей жизнью, вне зависимости от состояний входных сигналов ПЛК. В ходе проверки проекта также обнаружилось что связь с модулями ввода/вывода, дисплеем ведётся, но общем 485 интерфейсе, причём платы колонок имеют не стандартный протокол.

Закрадывается мысль, как на систему может выдаваться паспорт с гарантией, правда в особых отметках было указано что - Гарантийные обязательства распространяются только на все работы, связанные с монтажом, наладкой и пуском изделия в эксплуатацию под руководством шефмонтажа или бригадой монтажно-наладочного участка ООО «ФТК РОСТР». Чего собственно сделано не было, видимо вопрос баланса стоимости.

Итак, для запуска системы в эксплуатацию требовалось проверка различных датчиков, насосов, дозаторов, постов колонок и комплексное испытание. На первом этапе для завершения готовности электромонтажных работ было выполнено следующее:

• Расключение кабелей насосов колонок с линий ТО (техобслуживания). Кабеля с дальних зон ТО имели сечение 10 мм2, что не соответствовало существующим клеммам в ВРУ, которые были заменены;
• Подключены кабели электроконтактных манометров и насосов;
• Выполнена коммутация кабелей управления дистиллятора с отсутствием схем подключения.

Помещение слабо приспособлено к водоподготвке, стеснённые условия.

После готовности электромонтажных подключений, можно приступать к индивидуальным испытаниям оборудования:

• Посты колонок – насосы, фразировка, устранение замечаний;
• Насосы – фазировка;
• Мешалки – фазировка;
• Дозаторы – проверка работоспособности, настройка режимов;
• Датчик сухого хода, перекоммутация правильности подключения, проверка рабочего диапазона с насосом;
• Датчики температуры - проверка правильности подключения, контроль показаний на модуле ввода-вывода;
• Гидростатические датчики - проверка правильности подключения, перекоммутация правильности подключения, контроль показаний на модуле ввода-вывода;
• Счётчики – контроль импульсов на модуле ввода-вывода, один из трёх неисправный механизм;
• Дестилятор проверка защит и цикла работы;
• Шкаф ЩУСЭВ – правильность подключения, входные сигналы ПЛК, токи насосов;
• Шкаф ВРУ-0,4 – контакторы, цепи автоматических выключателей, замеры сопротивлений.

Шкафы управления.

По завершению первичных испытаний оборудования низкого уровня, приступили к составлению ПО:

• Составлена таблица входных и выходных сигналов ПЛК 110-60;
• Сконфигурирована структура опроса ПЛК с внешними модулями (CoDeSys v2.3);
• Составлен алгоритм управления для различных устройств – ТЭНЫ, насосы, мешалки, вспомогательные устройства, таймеры, блокировки и защиты, настройки и др.;
• Сконфигурирована панель ОВЕН СП310Р.

Программирование.

Может показаться простой работой, программирование из четырёх пунктов, но на самом деле, программа в процессе отладки подвергается неоднократным изменениям и дополнениям, т.к. инженеры в процессе работ всё глубже и детальней понимают процесс управления, пока не отработается комплекс испытаний.

Разница восприятия интерфейса управления.

Итак, после наладки и испытаний системы водоподготовки, дело дошло до связи контроллера с платами колонок. Но первым препятствием к тому оказался политический вопрос производителя в отказе предоставлять документацию на протокол опроса плат. После давления административным ресурсом описание всё-таки получить удалось. В данном случае считаем если у производителя приобрели готовое изделие – экипировочную колонку, то будьте любезны предоставить описание, без которого оно не заработает.

Вернёмся к протоколу. Ну, мы знаем, как работать с модулями В/В – настраиваешь скорость, указываешь адрес, выбираешь регистр чтения или записи и опрашиваешь значение. Да, но это в протоколе Modbus, чем мы раньше промышляли. Как известно протокол Modbus состоит от 8 байтов. В данном случае запрос посылки состоит из 6 байт, где первый байт — это адрес, второй всегда по нулям. Есть своя особенность опроса текущих состояний и подтверждений перехода выходов платы.

Вот она, любимая плата.

А самое интересное это контрольная сумма CRC! Написанная на языке С, которую необходимо перевезти на язык ST CoDeSys. Функция вычисления контрольной суммы:

#define __swap_nibbles(x) ((x>>4)|(x<<4))
unsigned short crc16Calc(unsigned char *buffer, int n)
{
unsigned int i;
unsigned char crc1,crc2,tmp;
  crc1 = crc2 = 0xff; 
  for(i = 0;i < n;i++) 
  {
    crc2^=buffer[i];

    tmp = __swap_nibbles(crc2)&0x0f^crc2;
    crc2 = crc1;
    crc1 = tmp;
    tmp = __swap_nibbles(tmp)&0xf0;
    crc2 ^= tmp;
    tmp = (tmp<<1)^crc1;
    crc1 >>= 3;
	 crc2 = crc2^crc1;
	 crc1 = tmp;
  }
  return crc2+(crc1<<8);
}

Вот это новости! Вот это задача! Вот этого ранее мы не делали и не работали с нестандартными протоколами! – Что ж, поздравляю дорогой друг! У тебя есть прекрасная возможность обучиться новым знаниям! Беги в гостиницу, оплачивай ещё полторы недели симпозиума, устраивайся по удобнее и начни с простого – теории.

И так, с чего же начать, смотрю в книгу, какая-то головоломка, в голове каша. Пробуем различные примеры и решения. Обращаемся в техподдержку ОВЕН и его форум. Где наконец-то подсказывают на какой полюс ориентироваться по компасу в верную сторону. Откланиваясь с благодарностью к ведающим специалистам, решение начинает приобретать осязаемую и понятную форму.

Первое решение – правильное вычисление контрольной суммы CRC! Дело в том, что она придумана для защиты сигнала связи от помех. В это число закладывается адрес устройства, функция опроса, адрес регистра, и значение и пропускается через алгоритм контрольной суммы где корректный результат должен быть равен нулю. Стесняюсь открыть тайну, оказывается любой модуль ввода-вывода своим процессором вычисляет её. Если сумма не совпадает, то на этот запрос он не ответит, словно глыба в вакууме космоса. Да все вещи сложные и не понятные, пока они не входят в круг наших понятий. Нужно помнить, что всё сложное состоит из простого и масштабные мегаструктуры подобным малым. Только в спокойном состоянии возможно найти правильное решение, да бывают эмоции возмущения, но это от выхода напряжения. Но вся энергия восполняется многократно в момент победы.

Вскоре после неоднократных штурмов платки 10х12 см (на STM32), составлен протокол циклического опроса 15 модулей, с алгоритмом подтверждения и снятия команд дистанционного управления. Для устойчивой связи подтянуты уровни опорного сигнала ПЛК и БП плат общих точек – GND. По истечению трёх суток «вылет» плат со связи не замечен.

Система готова к комплексному испытанию. Проверена подача команд с каждой колонки на предмет подачи щелочной, без щелочной воды, насосов слива и блокировки аварийной кнопки.

Комиссия одобряет приёмку с мелкими замечаниями не по нашей части. Подписываем акт приёмки в эксплуатацию, передаём документации, протоколы испытаний, инструкцию по эксплуатации. Так, ещё успеваем взять билет до дому. Что ж, подышим на последок полной грудью воздухом Дальневосточной тайги и посмотрим вокруг, а то кроме программ и электронных схем в голове за последние три недели с 13 часовым графиком ничего не было. А жизнь то вокруг есть, вон как зелень то за время командировки распустилась, воздух стал теплее. И с уважением ко всем трудящимся Нового Ургала и с чистым чувством совести, новых знаний и победы попутный поезд начинает ускорение в сторону дома.

Памятная стелла строительству БАМА в Новом Ургале.

Живи и развивайся Новый Ургал! В таких местах остались только полезные, стойкие люди, которых можно сравнить с командой на корабле, где каждый человек на своём месте. И только благодаря человеческой воле корабль хоть и замедлил, но продолжает путь. И только дай попутного ветра как полотнище паруса наполниться упругой силой и энергией команды. Как в былые годы строительства БАМа. А ведь и радостные новости – строительства БАМа продолжится! Государство уделяет инфраструктурным объектам Дальнего Востока отдельное внимание, план есть и начало его уже идёт.

Ну а мы как специалисты в своём деле, поможем стране здесь на месте, ну или где того потребуется.

С уважением к трудящимся Нового Ургала, коллектив компании ПускАвтоматика.