Skocz do zawartości
dkradke

SUW - sterownik stacji uzdatniania wody

Pomocna odpowiedź

Napisano (edytowany)

W ramach pracy magisterskiej wykonałem dedykowany sterownik do stacji uzdatniania wody, jako alternatywę dla sterowników PLC. 

makieta_foto.thumb.jpg.93119d9f0fb6997290473603ae72fa79.jpg

Sam temat pracy został zaproponowany przeze mnie dlatego, że lubię robić coś bardziej kreatywnego niż pisanie suchego tekstu. Promotorowi bardzo się to spodobało i nie było żadnego problemu aby przystąpić do tego zagadnienia.

Pewnie niektórzy się zastanowią dlaczego akurat stacja uzdatniania wody? W tamtym czasie pracowałem w automatyce przemysłowej i głównie robiliśmy właśnie takie obiekty. Zawsze były one robione na sterownikach PLC, są to drogie zabawki. Pomyślałem, że można zrobić prototyp takiego dedykowanego sterownika do tego rodzaju pracy, a w przyszłości dostosować go do różnych obiektów, gdzie jest różna ilość zaworów, pomp, zbiorników itp, ale zawsze jest ta sama część wspólna czyli sterowanie samym procesem uzdatniania.

Sterownik został oparty o procesor Atmega128, a wszystko zostało dopasowane do obudowy na szynę DIN Z104J.

Podstawowe cechy to:

  • 32 wejścia cyfrowe
  • 16 wyjść cyfrowych
  • 5 wejść analogowych
  • zegar RTC
  • RS485
  • zdalny dostęp przez przeglądarkę www

P5190515.thumb.JPG.1e99a8cdf8b0ac041bb8c10b2255dcbf.JPGP5190508.thumb.JPG.7ecf90be0a24c1c54f04ef4d8d0c01c0.JPGP5260518.thumb.JPG.6b8cfa5621dce23ae5ec8863c9379411.JPG

Sam procesor ma zbyt małą ilość wyprowadzeń aby obsłużyć wszystkie sygnały sterujące. Aby zwiększyć ilości wejść/wyjść wykorzystałem ekspandery na I2C - PCF8574. Podzieliłem całość na logiczne moduły, podobnie jak to jest w sterownikach PLC:

  • 4 moduły DI - cyfrowe sygnały wejściowe
  • 2 moduły DO - cyfrowe sygnały wyjściowe
  • 1 moduł AI - analogowe sygnały wejściowe
  • moduł RS485

Na wejściach cyfrowych do zabezpieczenia zastosowałem optoizolatory takie jak są wykorzystane np. tutaj TLP281. Na poniższym schemacie przedstawiony jest jeden taki blok. Masy są rozdzielone, co może w prost nie wynika ze schematu.

suw_dio.thumb.png.ae25568425d0b180e039a03ca9bb31e7.png

Układ wyjściowy jest zrealizowany w oparciu o UDN2987

suw_do.thumb.png.f597a98403c86f2ed727720985abdbb1.png

Moduł Analogowy został skonstruowany tak aby przyjmować sygnały prądowe 4..20mA. Jest to przemysłowy standard najczęściej wykorzystywany w czujnikach. Cechuje go prostota obsługi i uniwersalność, a fakt, że dolny zakres pomiarowy to 4mA ułatwia to detekcję wadliwego czujnika.

W celu pokazania całego procesu uzdatniania wody wykonałem model o wymiarach 100cm x 50cm ukazujący różne etapy pracy takiej stacji, jak:

  • uzdatnianie
  • płukanie zbiorników ze złożem uzdatniającym
  • napowietrzanie zbiorników
  • napełnianie zbiornika retencyjnego
  • chlorowanie układu w celu dezynfekcji
  • dostarczanie uzdatnionej wody do odbiorców

P5260534.thumb.JPG.2c087b01160c2532b2aa38d864e8456c.JPG

Na makiecie umieszczone zostały diody sygnalizujące otwarcie poszczególnych zaworów, co pozwala w łatwy sposób zaobserwować jak zachodzi cały proces pracy takiej stacji. Zamontowane są również potencjometry przy przepływomierzach, są one wpięte w pętle prądową aby zachować zgodność z prawdziwymi czujnikami przepływu. Na tej podstawie można zliczać ile wody zostało uzdatnionej, dobierać interwały pracy i wyznaczać potrzebę płukania filtrów. Całe sterowanie wykonałem w oparciu o web serwer z wykorzystaniem ASP.NET, tworząc taką mini SCADe. Wizualizacja wiernie odzwierciedla cały model.

ASP_NET.thumb.jpg.65813500646c7dcbe95c15b295c020df.jpg

Serwer to aplikacja na system Windows, do którego podpięty jest moduł USB <-> RS485 zapewniający komunikację ze sterownikiem. Mamy podgląd na żywo całego procesu, dane są odświeżane automatycznie na bieżąco. W aplikacji możemy ustawić wszystkie parametry pracy sterownika, podglądać alarmy i włączać na żądanie wybrane etapy takie jak płukanie filtrów czy pobieranie wody ze studni głębinowej.

Sam proces uzdatniania wody może nie jest technologicznie skomplikowany, ale jest bardzo ciekawy od strony automatyki. Jako ciekawostkę dodam, że złoże które znajduje się w zbiornikach filtrujących to po prostu odpowiednie kruszywo wiążące konkretne cząsteczki z wody, najczęściej jest to odżelaziacz i odmanganiacz.

Edytowano przez Treker
Poprawiłem formatowanie.
  • Lubię! 2

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Podoba Ci się ten projekt? Zostaw pozytywny komentarz i daj znać autorowi, że zbudował coś fajnego!

Masz uwagi? Napisz kulturalnie co warto zmienić. Doceń pracę autora nad konstrukcją oraz opisem.

@dkradke, właśnie zaakceptowałem opis. Dziękuję za przedstawienie ciekawego projektu, zachęcam do prezentowania kolejnych DIY oraz aktywności na naszym forum 😉

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Gość
Napisz odpowiedź...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.


×
×
  • Utwórz nowe...