Станция (шкаф) управления и защиты HMS Control L4 - автоматика для погружного (ЭЦВ, Ciris, Гном) или центробежного (Д, К, СМ) насоса и его двигателя, c расширенными функциями

Основные технические характеристики

Входные сигналы шкафа управления

Выходные сигналы шкафа управления

СУиЗ обеспечивает работу насоса в следующих режимах:

• «Ручной» - включение двигателя насоса от кнопок на лицевой панели контроллера;
• «Автоматический» - управление по сигналу от датчика(ов) давления или уровня.
• По командам от ПК(ПЛК) по проводной или беспроводной линии связи
• По командам из sms-сообщений

СУиЗ обеспечивает в автоматическом режиме выполнение следующих основных функций:

• налив/дренаж емкости по сигналам от дискретных датчиков уровня различного типа (электродные, ЭКМ, поплавковые и пр.);
• налив/дренаж емкости по таймеру и одному из датчиков уровня (время таймера от 1 до 180 минут);
• налив/дренаж емкости по реле давления;
• налив/дренаж емкости по аналоговому датчику давления 4…20 (0…20) мА;
• удаленное включение/отключение двигателя станции по сигналу внешнего управления;
• удаленное включение/отключение двигателя станции по командам от удаленного ПК(ПЛК);
• удаленное включение/отключение двигателя станции по командам из sms-сообщений.

СУиЗ обеспечивает защиту в следующих ситуациях:

• «сухой» ход (при использовании соответствующего датчика(ов));
• перегрузка двигателя – настраивается пользователем в диапазоне 1…300 А;
• недогрузка двигателя (защита от «сухого» хода без дополнительного датчика) – настраивается пользователем в диапазоне 0,5…299 А;
• понижение активной мощности (защита от «сухого» хода без дополнительного датчика) – пользователем настраивается значение коэффициента мощности cos(Ф) в диапазоне 0,1…1.0;
  
• неправильное чередование или отсутствие питающих фаз (проверяется при включении);
• слишком высокое или слишком низкое питающее напряжение – настраивается пользователем в диапазоне 180…245 В;
• обрыв/перекос фаз по напряжению/току;
• неправильное срабатывание датчиков уровня (при автоматическом режиме работы);
• неисправность аналогового датчика давления (уровня);
• перегрев двигателя или неисправность датчика температуры;
• превышение количества запусков двигателя в час;
• блокировка работы при часто повторяющихся авариях;
• низкое сопротивление изоляции электродвигателя – менее 15 кОм.

Ручной режим работы

Ручной режим предназначен для местного управления двигателем при проведении монтажных или сервисных работ. Включение/отключение двигателя происходит при нажатии кнопок «Пуск»/«Стоп», расположенных на лицевой панели МК или внешних кнопок, подключенных к дискретным входам DI.1 … DI.8. Переход к ручному режиму происходит при переводе флажка переключателя SB1 в положение «Ручной».

При ручном режиме работы задействованы все защиты, кроме контроля правильности срабатывания датчиков уровня и ограничения количества запусков в час. При срабатывании защиты двигатель отключается и на дисплее отображается мигающая надпись аварийной ситуации со звуковым сигналом до вмешательства оператора.

Таймеры времени продолжительности работы, времени включения и отключения не используются.

Блокируется удаленное управление двигателем по линии связи или из sms-сообщений.

Автоматический режим по датчикам уровня

В данном режиме происходит автоматическое включение/отключение двигателя насоса по дискретным или аналоговым датчикам давления или уровня. В зависимости от выбранной пользователем функции станции возможно автоматическое поддержание уровня воды в резервуаре или осушение дренажного приямка.

Функция «Налив»

При опускании столба жидкости ниже датчика нижнего уровня, происходит проверка состояния питающей сети, двигателя и правильности сигналов датчиков. После этого происходит включение двигателя насоса. В процессе налива постоянно ведется контроль токов и напряжений, которые должны лежать в пределах уставок, заданных в установочном меню. При выходе значений за диапазон уставок в течение заданного времени, произойдет аварийное отключение электродвигателя. На индикаторе отобразится код случившейся ошибки и время до следующего запуска двигателя. Также в процессе работы проверяется состояние входа “Внешнее управление” и состояние датчика “сухого” хода. При наполнении емкости до верхнего уровня произойдет отключение двигателя и МК перейдет к ожиданию слива.

В автоматическом режиме постоянно происходит контроль состояния контактов датчиков уровня. Как только возникает ситуация с неправильным срабатыванием контактов датчиков (например, датчик верхнего уровня сработал раньше нижнего), начинают мигать светодиоды уровней и через 2 секунды срабатывает защита. Двигатель отключается и на индикаторе отображается мигающий код аварии. Ошибка сбросится автоматически после восстановления сигналов с датчиков.

В автоматическом режиме доступны дополнительные функции, такие как таймер аварийного отключения и таймеры задержки включения/отключения.

Таймер аварийного отключения предназначен для исключения перелива вследствие отказа одного из датчиков уровня (например, часты случаи замерзания датчиков верхнего уровня на водонапорных башнях). Задача таймера - отключить двигатель по истечении заданного в установочном меню времени (в минутах), если не сработал датчик верхнего уровня. Таймер запускается вместе с включением двигателя при наливе и обнуляется при отключении двигателя. Если датчик уровня сработал по времени раньше таймера, то таймер останавливается до следующего включения двигателя. При срабатывании таймера и истечении времени перезапуска после аварии, работа станции будет продолжена в штатном режиме, МК будет ожидать опускании уровня жидкости.

Таймеры задержки включения/отключения позволяют игнорировать ложные сигналы уровней при возможных гидроударах на длинных линиях, происходящие после включения и отключения двигателя. Команда запуска или останова двигателя будет выполнена только после стабилизации скачков давления и неизменном состоянии контактов датчиков в течение заданного пользователем времени. Также с помощью таймеров задержек возможно организовать групповой (каскадный) режим работы нескольких насосов на одну накопительную или дренажную емкость от общих датчиков уровня. Время включения/отключения каждой станции из группы настраивается в зависимости от условий работы на время до 180 секунд.

Функция «Дренаж»

Работа станции при дренаже идентична работе при наливе за исключением обратного порядка включения/ отключения двигателя при изменении уровня жидкости. При достижении жидкостью верхнего уровня произойдет запуск двигателя. После того, как уровень достигнет минимального уровня, двигатель будет остановлен, станция будет ожидать наполнения емкости до верхнего уровня. Как и при наливе, возможно использование функций задержки пуска, останова и аварийного отключения.

Функции задержки пуска и останова при дренаже аналогичные с наливом, таймер аварийного отключения включается вместе с двигателем и сбрасывается при достижении нижнего уровня.

Автоматический режим по таймеру и датчику верхнего (нижнего) уровня.

Данный режим предусмотрен для таких условий, где установка датчика верхнего уровня не представляется возможным (например, на водонапорных башнях при сильных морозах происходит его обмерзание и, соответственно, отказ), а использование электроконтактного манометра затруднено по каким-либо причинам. В этом случае устанавливается всего один датчик уровня, по срабатыванию которого происходит налив/дренаж емкости в течение необходимого для наполнения или осушения времени. Датчик верхнего уровня в этом режиме не используется. Функция налива или дренажа выбирается в установочном меню МК. При наливе используется вход датчика нижнего уровня, при дренаже - вход датчика верхнего уровня.

При наливе

Если датчик в разомкнутом состоянии, что означает отсутствие жидкости в емкости, то происходит включение двигателя насоса на время от 1 до 180 минут (изменяется пользователем в установочном меню). Время наполнения конкретной емкости подбирается пробным путем в ручном режиме. После окончания времени налива МК будет ожидать размыкания датчика нижнего уровня, и после этого снова будет повторять циклы налива.

При дренаже

Если датчик в замкнутом состоянии, что означает заполнение емкости, то происходит включение двигателя на время от 1 до 180 минут. Время осушения конкретной емкости подбирается пробным путем в ручном режиме. После окончания времени слива МК будет ожидать замыкания датчика нижнего уровня, и после этого снова будет повторять циклы слива.
Как и во всех остальных режимах, осуществляется проверка всех используемых параметров защиты перед запуском и во время работы двигателя.

Дистанционное дискретное управление работой двигателя

Удаленное управление возможно с помощью сигнала «Внешнее управление» станции при любом автоматическом режиме работы.

Возможен принудительный запуск двигателя при замыкании выбранного дискретного входа DI.х или разрешение работы станции по датчикам уровня. Данный вход должен быть выбран и задействован пользователем в установочном меню МК.

При выборе функции «Принудительный запуск» двигатель будет включен при замыкании этого входа, отключится при размыкании. Состояние датчиков уровня при этом игнорируется.

Если выбрана функция «Разрешение работы», при замыкании входа станция перейдет к работе по датчикам уровня, при размыкании -  принудительное отключение двигателя и ожидание дальнейшего срабатывания этого входа. При ожидании сигналы датчиков уровня игнорируются.

В ручном режиме сигнал «Внешнее управление» игнорируется.

Дистанционное управление и мониторинг станции

Данный режим предусмотрен для удаленного управления двигателем по проводным или беспроводным линиям связи. L4 оснащен физическими интерфейсами RS-485 и RS-232, по которым возможно удаленное управление и мониторинг всех параметров МК. Конкретный порт выбирается пользователем в установочном меню. Протокол связи с удаленным ПК или ПЛК – Modbus RTU/ASCI. Скорость передачи 2400...256000 бит/сек., длина линии связи - до 1 км. (для RS-485). При более длинных линиях необходимо использование репитеров или радиомодемов.

При данном режиме работы управляющая программа на ПК(ПЛК) или пользователь считывают состояние датчиков L4 и самостоятельно принимают решение о включении/выключении двигателя. Включение/Выключение двигателя осуществляется записью “1” или “0” в нулевой бит регистра “Управление”. Состояние датчика(-ов) “сухого” хода проверяется постоянно после включения питания независимо от режима работы. Функция станции (налив или дренаж) и тип датчиков уровня не оказывают никакого влияния на работу двигателя, их состояние только выводится на экран. Таймеры задержки включения(отключения) и аварийного отключения в данном режиме не используются. При срабатывании защиты двигатель отключается и на индикаторе отображается сообщение об аварии. Авария сбросится автоматически после окончания времени выдержки или после принудительного сброса с ПК(ПЛК). При любом режиме работы возможно управлять реле К2 … К4 по линии связи. Для этого в установочном меню пользователем устанавливается  функция реле «Управляется по линии связи». Включение/отключение реле происходит путем записи значения 1(0) в соответствующие биты регистра “Управление”, описанного в документе “L4.Спецификация протокола Modbus”.
Если проводная связь недоступна, мониторинг и управление станцией можно осуществить при помощи радио и GSM-модемов. Модемы возможно подключить как к интерфейсу RS-485, так и RS-232(настраивается в установочном меню L4).
Два GSM-модема (один в шкафу HMS Control L4, а второй – в АСУ ТП) автоматически устанавливают между собой соединение и по протоколу Modbus осуществляют обмен данными. В варианте с радиомодемами необходимо настроить только параметры связи обоих модемов, в варианте с GSM-модемами sim-карта модема станции должна иметь постоянный (статический) IP-адрес и функцию передачи данных (предоставляется оператором сотовой связи). При включении питания GSM-модем станции регистрируется в сети с постоянным адресом и ждет запросов от модема АСУ ТП. АСУ ТП пользователя с помощью второго GSM-модема передает запросы на заведомо известный IP-адрес модема станции и получает от него данные.

Возможно удаленное включение/отключение двигателя командами из sms-сообщений.

Принцип управления: пользователь с мобильного телефона отправляет sms на номер GSM-модема с определенной командой управления. GSM-модем получает данное сообщение и передает его L4, который его анализирует и производит запуск/останов двигателя насоса. При обработке команды проверяется номер телефона, с которого было отправлено это сообщение. Если номер телефона не совпадает с заданным в установочном меню L4, сообщение будет проигнорировано. Это сделано для исключения попыток несанкционированного управления L4 с других номеров.

Возможны случаи, когда при отказе оборудования или неустойчивой работы сети сотовой связи пользователь может потерять контроль за работой насоса, в результате чего может произойти, например, перелив емкости и, как следствие, затопление рабочего помещения или участка. Для исключения таких случаев в L4 предусмотрено аварийное отключение двигателя насоса через заданное пользователем время. Также при приеме сообщения с командой проверяется время доставки этого сообщения. Из-за возможных сбоев или большой загрузки сети оператора сотовой связи, сообщение с командой управления может быть доставлено с большим опозданием. Чтобы исключить нежелательный запуск/останов двигателя в таких случаях, при обработке принятой команды L4 проверяет время доставки сообщения. Если задержка доставки составит более 15 минут, данная команда игнорируется и в ответном сообщении будет указано, что просрочено время доставки команды.

Дистанционная передача сигналов работы

Для дистанционной передачи сигналов на диспетчерский пульт или АСУ ТП в станции используется три электромагнитных реле K2 … K4 с переключающим контактом.

Замыкание контактов реле происходит в зависимости от выбранного условия в специальном пункте установочного меню МК: «Функция реле Кх».

Доступны следующие варианты срабатывания реле:

• Питание подано (Работа);
• Авария;
• Двигатель Включен/Отключен;
• Срабатывание входа DI.1 … DI.8;
• Ручной/Автоматический режим;
• Несанкционированный доступ;
• Фиксированное значение датчика давления в mA 1;
• Фиксированное значение датчика давления в mA 2;
• Управляется от ПК(ПЛК);
• Управляется Недельным Таймером;
• Переключение “Звезда/Треугольник”;
• Предаварийная ситуация;
• Минимальный уровень воды;
• Максимальный уровень воды;
• Аварийный уровень воды(перелив).

При необходимости, можно получить сигнал «Двигатель Включен/Отключен», используя дополнительный НО контакт пускателя.

Подробнее ознакомиться с работой станции можно в документах «Руководство по программированию L4», «Руководство по эксплуатации HMS Control L4» и «L4.Спецификация протокола Modbus».

ДАТЧИКИ :

Датчики уровня

• Дискретные поплавковые датчики уровня
• Поплавковые выключатели
• Кондуктометрические датчики уровня
• Электроконтактные манометры
• Реле давления
• Реле протока

Датчики давления (уровня)

• Аналоговый датчик давления
• Гидростатический датчик уровня
• Ультразвуковой датчик уровня

Датчики тока

• Трансформатор с унифицированным токовым выходом 5А

Датчики температуры

• Термометр сопротивления Pt100
• PTC-термистор
• Термоконтакт

УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ

Например   HMS Control L4-25-П-М-IP54-УХЛ4 , где :

• HMS Control L4 - наименование станции
• 25 - наибольший допустимый номинальный ток подключаемого электродвигателя, А
• П - Способ пуска насоса:  П - плавный пуск, ЗТ - пуск “Звезда-Треугольник”, без индекса -  прямой пуск
• М - дополнительные функции (при их отсутствии  - не указывается):
• Р - выключатель-разъединитель на вводе (рукоятка включения на дверце шкафа);
• М - защита от импульсных перенапряжений (молниезащита однократного действия);
• GPRS - передача данных и управление по GPRS-каналу сотовой связи;
• SMS - управление и мониторинг работы станции при помощи коротких текстовых сообщений(SMS);
• RDM - передача данных и управление по радиоканалу 433(866)МГц;
• Т2 - контроль температуры подшипниковых узлов насоса (2 датчика);
• Т4 - контроль температуры подшипниковых узлов насоса и двигателя (4 датчика);
• Т8 - контроль температуры подшипниковых узлов насоса и двигателя (8 датчиков);
• Э - использование кондуктометрических (электродных) датчиков уровня с питанием переменным током;
• О - обогрев шкафа (климатическое исполнение У2);
• LAN –  конвертор интерфейсов RS-232 и/или RS-485 в Ethernet. 
• IP54 - Степень защиты оболочки по ГОСТ 14254-96
• УХЛ4 - Климатическое исполнение и категория размещения

НАЗНАЧЕНИЕ

Станция управления и защиты (далее по тексту СУиЗ) «HMS Control L4» предназначена для управления и защиты любых трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором как отечественного, так и импортного производства по командам оператора или сигналам от датчиков и соответствует требованиям технических условий ТУ 3432-112-00217975-2011.

СУиЗ «HMS Control L4» выполняет:

• защиту электродвигателей асинхронных трехфазных:
  • защита электродвигателя от перегрузки/недогрузки по току;
  • защита электродвигателя от обрыва, перекоса или неправильного чередования фаз;
  • защита электродвигателя от повышения/понижения сетевого напряжения;
  • защита электродвигателя от замыкания на корпус;
  • защита электродвигателя от перегрева (встроенный в электродвигатель датчик температуры типа Pt100, PTC-термистор или термоконтакт);
  • дополнительная защита от перегрева узлов насосного агрегата (до 8 точек контроля);
  • защита электродвигателя и насоса от «сухого» хода;
  • контроль активной мощности двигателя.
• автоматическое управление насосными агрегатами в процессе налива/слива жидкостей в емкости - автоматическое поддержание уровня воды в резервуаре;
• автоматическое осушение дренажного приямка по датчикам уровня;
• удаленное управление насосными агрегатами по проводной линии связи (RS-485, протокол Modbus RTU/ASCII), беспроводное управление и мониторинг по каналам GSM или радиоканалу 433МГц и управление по командам из SMS-сообщений;
• В качестве датчиков уровня могут использоваться одиночные датчики с «сухими» контактами, электроконтактные манометры (ЭКМ) любого исполнения, поплавковые выключатели, кондуктометрические (электродные) и прочие дискретные;
• Возможно использование аналоговых датчиков давления или уровня с унифицированным токовым выходом 4…20(0…20 мА);
• Расширенный температурный диапазон и высокая степень пылевлагозащиты, позволяющая использовать станцию на открытом воздухе;
• Функция охраны помещения с сигнализацией о несанкционированном доступе (возможно SMS-информирование).

СУиЗ соответствует климатическому исполнению У2 или УХЛ4 по ГОСТ15150-69. (У2 - эксплуатация в неотапливаемых помещениях или под навесом при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 40°С и относительной влажности 100% при 25°С, УХЛ4 - эксплуатация в закрытых отапливаемых помещениях при температуре окружающего воздуха от плюс 1 до плюс 40°С и относительной влажности 80% при 25°С).

Степень защиты СУиЗ от воды и пыли - IP 54 по ГОСТ 14254-96.

По степени защиты человека от поражения электрическим током СУиЗ относится к классу 1 по ГОСТ 12.2.007.0 -75.

КОНСТРУКЦИЯ

Станция управления и защиты состоит из щита со съемной монтажной панелью, внутри которого установлены автоматический выключатель, контактор, электромагнитный пускатель, устройство плавного пуска (в зависимости от исполнения), электромагнитные реле(в зависимости от исполнения), клеммные блоки (силовые и сигнальные) и датчики тока (токовые трансформаторы).

На дверце щита находится микроконтроллерное устройство управления и защиты “L4" (далее по тексту МК).

В зависимости от исполнения, в состав станции может входить выключатель-разъединитель на вводе питания, модули контроля температуры подшипников двигателя и/или насоса, модуль защиты от импульсных перенапряжений (молниезащита) и GSM или Радиомодемы различных модификаций.

На лицевой панели МК находятся кнопки управления «ПУСК», «СТОП», «OK», «ESC», кнопки навигации, графический LCD индикатор и светодиоды режимов работы и аварийных ситуаций.

На задней панели корпуса МК установлены разъемные клеммные зажимы для подключения внешних силовых электрических цепей и датчиков.

Принцип работы СУиЗ основан на обработке сигналов, поступающих от внешних источников на МК, и управлении устройством плавного пуска или контактором, включающим / отключающим электродвигатель.

Возможен или ручной режим работы, при котором запуск/останов двигателя осуществляется нажатием кнопок “ПУСК”/”СТОП”, или один из автоматических режимов, при котором запуск/останов электродвигателя осуществляется по сигналу(-ам) от датчика(-ов) уровня(давления) или по командам из АСУ ТП.

ПРИМЕНЕНИЕ

• для обеспечения управления, контроля и защиты погружных/центробежных насосов которые применяются на водоканалах, в структурах ЖКХ;
• для обеспечения контроля и управления погружных/центробежных насосов работающими в системах водоснабжения/водоотведения промышленных предприятий;
• в сельском хозяйстве для контроля и защиты погружных/центробежных насосов задействованных в системах полива сельхозугодий;
• в системах повышения давления жилых и промышленных объектов;
• на объектах теплоэнергетики для обеспечения управления, контроля и защиты погружных/центробежных насосов задействованных в системе обеспечения технической водой;
• автоматическое осушение дренажного приямка по датчикам уровня;
• на производственных объектах для обеспечения управления, контроля и защиты узлов и механизмов, в составе которых используются трехфазные асинхронные электродвигатели.

ОСОБЕННОСТИ/ПРЕИМУЩЕСТВА

• гибкая настройка режимов работы и параметров защит;
• возможность корректировки параметров станции в процессе работы без остановки станции (например, подстроить токи защиты);
• возможность вывода на диспетчерский пульт дискретных сигналов работы станции;
• светодиодная сигнализация автоматического режима работы, состояния двигателя и уровня жидкости в емкости (по сигналам датчиков);
• возможность сигнализации предаварийных состояний для раннего предупреждения аварий;
• учет времени работы и количества запусков электродвигателя насоса для своевременного проведения технического обслуживания;
• настраиваемое ограничение количества запусков в час электродвигателя насоса;
• возможность блокирования работы при часто возникающих авариях;
• защита от заклинивания насоса при длительном простое (периодическое кратковременное включение насоса);
• возможность каскадной работы нескольких станций на одну накопительную емкость или магистраль;
• дополнительные входы «Внешнее управление» и «Внешняя авария», позволяющий удаленно управлять станцией и останавливать ее работу при возникновении внешних аварийных ситуаций;
• поддержка счетчиков воды и электроэнергии с импульсным выходом;
• вычисление действующих значений токов и напряжений (TrueRMS) по каждой фазе и их отображение на жидкокристаллическом индикаторе;
• отслеживание «сухого» хода насоса по падению активной мощности двигателя;
• дополнительные режимы работы (таймеры задержки пуска, останова, аварийного отключения и пр.);
• наличие независимого Недельного Таймера с 4 программами включения по дням недели с возможностью использования сигналов разрешения работы каждого таймера или всех сразу;
• автоматический перезапуск двигателя после аварии или прекращения электропитания станции;
• возможность удаленно управлять станцией по проводным или беспроводным линиям связи, а также посредством sms-сообщений;
• гальваническая развязка от сети всех цепей датчиков в микроконтроллере, исключающее поражение током обслуживающего персонала;
• наличие в памяти МК журнала аварий станции с указанием времени аварии и значений токов, напряжений и температуры на момент аварии;
• наличие в памяти МК журнала работы двигателя за 2-е суток (отображается диаграмма со временем работы насоса каждый час текущих и прошедших суток);
• настройка станции не требует дополнительного оборудования и доступна для обслуживания низкоквалифицированным персоналом;
• сертифицирована для применения в странах Таможенного Союза.