BE Wastewater P2 v1.20 Systembeskrivning 2014-07-11 Svenska
Förord Systembeskrivning BE Wastewater P2 Förord Detta ramverk är framtaget för att konfigurera upp, styra och övervaka en avloppspumpstation med två pumpar. Applikationen har utvecklats ihop med våra integratörer och kunder. Konfigurationsvalen täcker standardfunktionerna i en modern avloppspumpstation. Lösningen ingår som en del av Beijer Electronics VA-koncept och är en del av en helhet för att förenkla styrning och övervakning av allt ifrån pumpstationer till hela VA-verk. För slutanvändaren ger ramverket möjlighet att optimera alla ingående funktioner, logga relevant data, kommunicera mot överordnade system och via larmhantering säkra upp driften. I denna manual presenteras en översikt av alla funktioner och möjligheter som finns tillgängliga i lösningen för pumpstationen. Beijer Electronics Automation AB, 2014-07-11 Informationen i denna dokumentation kan ändras utan föregående meddelande och baseras på den kunskap som är känd vid pressläggning. Tillverkaren förbehåller sig rätten att ändra information utan att uppdatera denna publikation. Tillverkaren tar inget ansvar för eventuella fel i denna dokumentation. Alla exempel i dokumentationen är enbart ämnade för att öka förståelsen av programvarans funktionalitet och handhavande. Tillverkaren tar inget ansvar om dessa exempel används i verkliga applikationer. På grund av det stora antalet användningsområden för programvaran, måste användaren själv inhämta tillräcklig kunskap för att rätt använda denna i sin speciella applikation. Den som ansvarar för applikationen och utrustningen måste själv förvissa sig om att varje applikation motsvarar samtliga relevanta krav, standarder och lagstiftning gällande utförande och säkerhet. Tillverkaren frånsäger sig allt ansvar för skador som kan uppstå vid installation eller användning av utrustning som omnämns i denna dokumentation. 2
Innehåll Innehåll 1 ÖVERSIKT... 4 1.1 FUNKTION... 4 1.2 UPPBYGGNAD... 4 1.3 APPLIKATION... 5 1.3.1 Konfiguration... 5 1.3.2 Drift... 5 1.3.3 Överordnad kommunikation... 5 1.3.3.1 Ethernet TCP/IP-kommunikation... 5 1.3.3.2 Modem-kommunikation... 5 2 HÅRDVARA... 6 2.1 UPPBYGGNAD AV LÖSNINGEN... 6 2.1.1 Översikt hårdvara... 6 2.1.2 ix HMI Softcontrol... 7 2.1.2.1 Specifikation ix T7B SoftControl... 7 2.1.2.2 Programmeringsverktyg... 8 2.1.3 I/O-system... 8 2.1.3.1 I/O... 8 2.1.3.2 I/O-nod... 9 3 FUNKTIONER... 10 3.1 BE WASTEWATER P2...10 3.1.1 Konfiguration avloppspumpstation...11 3.1.2 Drift avloppspumpstation...13 3.2 LARM...14 3.2.1 Översikt larm...14 3
Översikt 1 Översikt BE Wastewater P2 är ett standardiserat ramverk framtaget för att enkelt kunna konfigurera upp, styra och övervaka två pumpar i en avloppspumpstation. Tanken med ramverket är att minimera tiden för projektering, programmering, installation och idrifttagning samt förenkla service och underhåll för en avloppspumpstation. Med denna öppna applikation är det möjligt att skräddarsy lösningen för att anpassa den t ex för större anläggningar där extra funktioner och olika behov kräver förändringar eller tillägg. Redan fördefinerade funktioner och funktionsblocksbibliotek hjälper programmeraren att lösa detta. 1.1 Funktion Pumparna startas och stoppas pumparna enligt inställda nivåer i pumpsumpen. Dessa styrs via digitala eller analoga utgångar och kan enkelt kopplas till mjukstartare, frekvensomriktare etc. Givare eller laster ansluts till färdigdefinierade platser på fysiska ingångar och utgångar alternativt konfigureras fritt enligt behov. Till detta finns det ett antal funktioner som aktiveras då givare eller laster konfigureras upp samt då funktioner aktiveras i konfigureringsläge. Detta minimerar programmeringsbehovet samtidigt som lösningen är öppen för att lägga in egna funktioner. 1.2 Uppbyggnad I ramverket finns det två applikationer till styrsystemet ix HMI Softcontrol som är en operatörsterminal med inbyggt styrsystem. Styrsystemet hanterar allt rörande pumpstyrning, övervakning, larmhantering, trendning etc. Under drift har operatören ett standardiserat gränssnitt där det bl a finns funktioner för att följa upp larm, sumpnivå, motorströmmar samt hela tiden optimera och övervaka stationen. Till styrsystemet kopplas en I/O-nod med ett fast antal I/O-moduler där alla givare och laster ansluts till fysiska ingångar och utgångar. I/O-noden ansluts till styrsystemet via kommunikationsprotokollet seriell Modbus RTU. 4
Översikt 1.3 Applikation Applikationen är uppdelad i tre huvuddelar: Konfiguration, service och status. 1.3.1 Konfiguration Konfiguration av pumpstationen olika funktioner hanteras under konfigurationsmenyn. Servicemenyn visar servicetider, driftider, antal starter och möjliggör nollställning av mätningar samt inställning av datum/tid. I statusmenyn presenteras en översikt på aktuella mätvärden, beräkningar, trender, bräddning, servicetider, driftider, antal starter osv. Denna meny ger en bra översikt över aktuell status på pumpstationen och även historiken för de senaste två dagarna. Till applikationen i styrsystemet finns ett antal funktionsblocksbibliotek. I biblioteken finns funktionsblock där både generella och branschspecifika funktioner byggts in för att i så stor utsträckning som möjligt kunna återanvändas. Dessa funktionsblock är basen i applikationerna och används i olika programdelar som hanterar delfunktioner i styrningen. 1.3.2 Drift Under drift presenteras i operatörsterminalen olika status på pumparna, hur mycket ström de drar, hur lång tid de har varit i drift och när det är dags för service. Mätningar sker kontinuerligt i stationen på nivå, pumpströmmar, drifttid, nederbörd, temperatur etc. Larmhanteringen i operatörsterminalen visar i klartext vilka fel som uppkommit i stationen. 1.3.3 Överordnad kommunikation Det finns en mängd olika sätt att ansluta sig till pumpstationerna via fast kabel, uppringda linjer, radiokommunikation, GSM, 3G osv. 1.3.3.1 Ethernet TCP/IP-kommunikation För bästa prestanda vid datautbyte och för att på enklaste sätt kunna underhålla program i både operatörsterminal och styrsystem rekommenderas att använda en Ethernet TCP/IP-anslutning. 1.3.3.2 Modem-kommunikation Via operatörsterminalens RS-232C port är det möjligt att ansluta både GSM samt vanliga telefonmodem. Även andra lösningar med seriell kommunikation över radio, korthållsmodem etc är möjlig. Till detta finns används protokollet Comli. Då modemkommunikation används i lösningen finns det stöd för att ringa upp mot överordnat system då ett larm aktiveras i pumpstationen. Från det överordnade systemet finns det möjlighet att läsa ut önskade värden. I projektet till operatörsterminalen är Comli-slav protokollet förinställt för att kunna användas vid kommunikation mot ett överordnat system. 5
Hårdvara 2 Hårdvara I detta kapitel beskrivs översiktligt vilken hårdvara som används i ramverket. 2.1 Uppbyggnad av lösningen Hårdvaran från Beijer Electronics består av en operatörsterminal med inbyggt styrsystem som benämns ix HMI Softcontrol. Till terminalen ansluts en I/O-nod med olika typer av I/O-moduler via en seriell Mobus RTU-anslutning. Här visas systemlayouten. 2.1.1 Översikt hårdvara Hårdvaran består av operstörsterminalen och en kabel för att ansluta I/O-noden. I applikationen väljs passande I/O-konfiguration enligt de förutsättningar som finns för pumpstationen. Operatörsterminal med inbyggt styrsystem: - ix T7B Softcontrol sju tums skärm CAB112 (3 meter) - anslutningskabel mellan ix T7B SoftControl och I/O-nod med inbyggt termineringsmotstånd. Valbara bussnoder - NA-9473 - ekonominod med Modbus RTU (RS-485). Max 12 I/O-moduler. - NA-9173 - bussnod med Modbus RTU (RS-485). Max 32 I/O-moduler Valbara I/O-moduler - ST-3234-4 analoga in. 4-20 ma 14 bitar. - ST-1218-8 digitala in. 12/24 V DC ingångar. - ST-7111 - Distributionsmodul för systemspänning. 24 V DC, 1 A / 5 V DC. - ST-2328-8 digitala kortslutningsskyddade transistorutgångar (24 VDC). - ST-2748 8 digitala reläutgångar (250 VAC, 2A). 6
Hårdvara 2.1.2 ix HMI Softcontrol ix T7B SoftControl är programmerarens och operatörens verktyg för att både konfigurera och styra avloppspumpstationen. Vid idrifttagning används terminalerna för att enkelt ansluta insignaler/utsignaler till rätt funktion, val av pumpstyrning och konfiguration av olika tillval för att få en väl fungerande avloppspumpstation och en optimal kontroll av nivån i pumpsumpen. Efter driftsättning används terminalen för att visa aktuell status på pumpstationen, presentera larm, ändra börvärden, handköra etc. 2.1.2.1 Specifikation ix T7B SoftControl Skärm TFT-LCD. 800 x 480 pixlar (16:9), 262K färger, 350 cd/mm. LED bakgrundsbelysning CPU Intel Atom CoDeSys Version 3.5 Storlek 204 x 143 x 50 mm (BxHxD) RAM 1 GB (32 Kbyte persistent minne) Portar 2 st 9-pin D-sub kontakter med RS232 + RS422 (RS485). 1 st Ethernet 1 x 10/100 Mbit/s 1 st Ethernet 1 x 10/100/1000 Mbit/s 3 st USB-port (v2.0) Expansionsport 1 x SD-kort Certifiering CE och UL508 7
Hårdvara 2.1.2.2 Programmeringsverktyg Det finns två programmeringsverktyg för att programmera upp ix T7B SoftControl. För att bygga upp bildvisningsfunktioner i HMI-delen används ix Developer version 2.10 SP1. Detta verktyget används för att programmera upp samtliga operatörsterminaler i Beijer Electronics sortiment. Uppbyggnad av styrningen sker med hjälp av verktyget CoDeSys version 3.5 SP4. 2.1.3 I/O-system Till HMI Softcontrol ansluts ett I/O-system för styrning och övervakning av alla pumpfunktioner via ett seriellt Modbus-nätverk. I/O-systemet utrustas hårdvarumässigt efter behovet i pumpstationen och till detta finns det 10 olika valbara I/Okonfigurationer i applikationen. Alla signaler kan valfritt konfigureras om vid behov via operatörsterminalen. 2.1.3.1 I/O Digitala in- och utgångar för 24V DC. Digitala utgångar kopplas via reläer för manövrering av pumpar, motorventiler och liknande. Strömingångar används för att läsa in sumpnivå, motorströmmar, tryck och temperatur. Vid kommunikationsavbrott nollställs utgångarna. 8
Hårdvara 2.1.3.2 I/O-nod I/O-noden består av en bussnod längst till vänster för inkoppling på ett Modbus RTU-nätverk. På denna installeras från vänster till höger önskat antal I/O-moduler enligt vald I/O-konfiguration i applikationen. Storlek på I/O-noden varierar beroende på vald konfiguration: - Standardhöjd: 99 mm - Standarddjup: 70 mm - Bussnod NA-9473: 15 mm bred - Bussnod NA-9173: 45 mm bred - I/O-moduler: 12 mm är standardbredd. Reläutgångsmodul ST-2748 är 24 mm bred 9
Funktioner 3 Funktioner Detta avsnitt beskriver översiktligt de funktioner som finns tillgängliga i applikationen för att bygga upp styr och övervakningen av en avloppspumpstation. 3.1 BE Wastewater P2 I lösningen används ix T7B SoftControl för att konfigurera upp olika funktioner för att anpassa lösningen till det behov som finns i pumpstationen. Under drift får operatören all information om hur avloppspumpstationen fungerar och kan vid behov ändra parametrar, ställa börvärden, hantera larm etc. Startmeny med huvudval i applikationen 10
Funktioner 3.1.1 Konfiguration avloppspumpstation Här följer en översikt på de olika funktioner och valmöjligheter som finns för en avloppspumpstation. Val Beskrivning I/O-inställning Val av vilken I/O-konfiguration som stationen skall bestyckas med. Knytning av digitala ingångar och utgångar på I/Osystemet till valbara funktioner i pumpstyrningen. Slutande eller brytande funktion är inställbart på alla digitala ingångar. Knytning av analoga ingångar på I/O-systemet till funktioner i styrningen. Inställning av signaltyp på kanalerna samt min/max värden för att omvandla dessa till ingenjörsenheter. Knytning av analoga utgångar för styrning av utsignal till frekvensomriktare. Styrning Val av styrmetod Nivå eller Regulator. Styrmetoden Nivå använder digitala utgångar på I/Osystemet för styrning av pumparna. Styrmetoden Regulator använder analoga utgångar på I/O-systemet för styrning av pumparna via frelkvensomriktare. Med denna metod regleras nivån i pumpsumpen mot förinställt börvärde. Pumpar Inställning av start/-stoppnivåer i sumpgropen: - Val finns för att starta första pumpen på slumpartad startnivå. - Inställning av börvärde för reglering vid val av styrmetod Regulator. Alternering: - Alternering vid stopp av pumpar och/eller alternering efter maxtid på pump. - Alternering via SCADA-system. Val av driftsvar från Pump 1/2 via mätning av ström, digital ingång eller enbart på pumpens utgång om driftindikering saknas. Val av pumpreversering efter att motorskydd återställts. Rengöring - Inställningar för val av spolningsfunktion. - Inställningar för val av städcykel. Blockering: - Inval av pumpblockeringsingång för att via en digital ingång ovillkorligen stoppa pumparna. - Inval av blockeringsutgång för att via extern analog signal, sumpnivån i stationen eller via en digital ingång aktivera blockeringsutgången. Inställning av parametrar för PID-regulator vid styrmetod Regulator. 11
Funktioner Val Beskrivning Pumpsump Inställning av mått för pumpsumpen. Inställning av mätmetoder för mätning av bräddflöden. Inställningar för beräkning av tillrinningsflöde. Inställningar för kapacitetsberäkning. Larm Inval av larm med filtertider. Pumplarm: - Hög/-lågström samt servicetid. Inställning av gränser för larm: - Låg innetemperatur, lågt renvattentryck, låg sumpnivå, hög sumpnivå. Inställning om utlöst tempvakt skall stoppa pumparna. Generella ingångar: - Vala av generella ingångar som larmingångar med konfigurerbara larmtexter. Givare Givarval - Mätning av utgående flöde från pumpstationen via pulsingång. - Mätning av utgående flöde från pumpstationen via analog flödesmätare. Nederbörd Val av nederbördsmätning i pumpstation. - Inställning av givare. - Val av störtregnsmätning. Trendskala Inställning av min/max för följande trender: ström, flöde, nivå och nederbörd. Säkerhet Inställning av trygghetslarm/trygghetsvarning för hantering av personsäkerhet i pumpstationen. Inställning för sirén. Dataloggning Dataloggning i styrsystemet av nivågivare pumpgrop, utflöde, ström P1/P2, bräddflöde, renvatten tryck, nederbörd med inställbart loggningsintervall. BE ix Historical Data Logging är ett program som används för att logga status/värden på digitala/analoga insignaler och resultatet lagras i textfiler i operatörsterminalen Modem Inställning av stationsnummer och stationsnamn. Förberett kommunikation med överordnat system med COMLI-protokollet via RS-232C porten på terminalen. Förberett för att utringning från operatörsterminalen. Modemintiering görs i terminalen. 12
Funktioner 3.1.2 Drift avloppspumpstation Översikt på status samt parametrar som kan ändras under drift i operatörsterminalen. Funktion Beskrivning Översiktsbild Presentation av aktuell sumpnivå. Presentation av aktuella pumpströmmar. Presentation av innetemperatur i pumpstationen. Presentation av startordning och start/stoppnivåer för första och andra pump. Status Presentation av aktuellt flöde, tryck renvatten och om spolning/omrörning pågår. Trendkurvor för sumpnivå, motorström, tillrinning, utpumpat, utläckt, bräddning och nederbörd. Mätningar - Nederbörd idag, igår och totalt. - Återstående tid för serviceintervall på pumparna. - Drifttider på pumparna idag, igår och totalt. - Antalet starter idag, igår och totalt på pumparna. Beräkningar - Tillrinning idag, igår, totalt och aktuellt flöde. - Utpumpat idag, igår, totalt och aktuellt flöde. - Utläckt idag, igår, totalt och aktuellt flöde. - Bräddning idag, igår och totalt med presentation av antal bräddningar, under hur lång tid bräddning skett och volym. - Pumpkapacitet för pumparna samt pumpkombination. Presentation av modemstatus. Versionsinformation om HMI- och PLC-projekt. Service Presentation av återstående tid för serviceintervall på pumparna. Presentation av drifttider på pumparna idag, igår och totalt. Presentation av antalet starter idag, igår och totalt på pumparna. Inställning av datum/tid. Nollställning av mätningar: tillrinning, utpumpat, utläckt, bräddning och nederbörd. Import/export-funktion för parametrar. Handkörning av PID-regulator då styrmetod Regulator valts in. Larm Se kapitel 3.2 13
Funktioner 3.2 Larm Alla larm finns redan fördefinierade i ix T7B SoftControl. Larm knutna till digitala ingångar kommer automatiskt aktiveras då de väljs in på en fysisk ingång. Övriga larm väljer användaren själv in om de skall användas i pumpstationen. Det finns 45 stycken larm i applikationen. Larmlistan visar om larmet är aktivt, kvitterat och inaktivt. I larmlistan lagras larmen i tidsföljd. Genom en knapptryckning visas historiska larm. 3.2.1 Översikt larm Larmtyper Beskrivning Pump Omkopplare autoläge Pumpar externt blockerade Inget driftsvar Utlöst pump Missad omstart. Missad reversering Reversering Utlöst tempvakt Utlöst fuktvakt Hög ström Låg ström Servicetid 1 Servicetid 2 14
Funktioner Larmtyper Beskrivning Diverse Bräddningslarm Trygghetslarm. Fasbrottsvakt Spänningsavbrott (UPS) Manöversäkring utlöst Utlöst åskskydd Hög nivå (DI) Störtregn Låg innetemperatur Inbrottslarm Lågt tryck renvatten Airgapsystem Hög nivå länspumpgrop. Hög nivå (AI) Låg nivå (AI) Larm via generella ingångar Utlöst pumpsump Kommunikation Kommunikationsavbrott I/O 15