Проект автоматизации электроводонагревательной установки на ферме

Основное назначение каждого фермерского хозяйства – увеличить продуктивность животных и избежать болезней или вымирания скота.
Животноводческая ферма нуждаются в значительном количестве горячей воды, которая используется для мытья коров, в том числе и перед доением, для приготовления кормов, для подачи к автопоилкам, для мойки молочной посуды, промывания доильных аппаратов, молокопроводов, молочных насосов и прочего, шланги и для уборки коровника.
Поэтому задача разработки проекта автоматизации электроводонагревательной установки на ферме является актуальной и позволит обеспечить потребителей необходимым количеством горячей воды заданной температуры.
Объектом исследования является автоматизация бойлерной на ферме.
Предмет исследования - разработка технических решений по автоматизации бойлерного участка на ферме, состоящего из двух электрических бойлеров.
Проблема исследования – низкая экономическая эффективность фермы, вызванная отсутствием ресурсосберегающей системы управления бойлерной.
Целью работы является повышение экономической эффективности фермы, которое может быть достигнуто за счет автоматизации бойлерной на базе современных технических средств управления, в том числе высоконадежного и функционального промышленного контроллера Siemens S7-400.
Задачами исследования являются:
- теоретический анализ работы электроводонагревательных установок и параметров их автоматизации;
- составление требований к разрабатываемой системе управления бойлерной;
- разработка предложений по автоматизации бойлерной, направленных на увеличение экономической эффективности фермы.
При написании дипломной работы использовались такие методы исследования, как: анализ теоретического материала и формализация объекта исследования.
Электроводонагревательная установка - бойлер - состоит из стального эмалированныого резервуара и термоэлектронагревательного элемента - ТЭНа, встроенного в его корпус

. Объем бойлера может достигать 975 л и обеспечивать нагрев воды с максимальной температурой 110 0С.
Для определения конфигурации управляющего устройства - промышленного контроллера - на первом этапе создания системы автоматизации бойлерной на ферме являлась разработка структурной схемы системы управления, которая представлена на чертеже ф. А1 в Приложении А.
Структурная схема АСУ бойлерной имеет трехуровневую иерархическую структуру, где на нижнем уровне управления показаны датчики и исполнительные механизмы (показываем на чертеже); на среднем - управляющий контроллер. Верхний уровень АСУ реализован автоматизированным рабочим местом (АРМ) оператора (показываем на чертеже).
На основе структурной схемы была разработана функциональная схема САУ бойлерной, на которой показаны:
два бойлера, в которых расположены ТЭНы, магистрали подачи холодной воды и отвода нагретой воды, датчики, исполнительные механизмы клапанов К1 - К6, насоса подачи воды Н1.
Автоматизированная система управления бойлерной реализует выполнение следующих задач:
- Y - АЦП/ЦАП преобразования входных/выходных сигналов в контроллере;
- I - индикация параметров по месту и на АРМ оператора;
- R - регистрация параметров котла на АРМ оператора;
- C - регулирование параметров бойлера 1 и 2;
- S - блокировка оборудования и исполнительных механизмов, сигнализация об отклонении параметров за заданные пределы;
- К - программное управление клапанами К1-К6, насосом Н1, ТЭНами и режимными параметрами бойлера;
- А - аварийная сигнализация.
Система управления бойлерной:
- содержит 9 контуров автоматического регулирования, в том числе и температуры воды на выходе из бойлера;
- осуществляет контроль и регистрацию параметров - мощности ТЭНов 1 и 2 (поз