Irányítástechnika
Eötvös József Főiskola, Baja Szakmérnöki IV. félév – 2011.
[email protected]
www.tova-partner.hu
1
Tolnai Béla (bemutatkozás) Tanulmányok • Gépészmérnök (BME Gépészmérnöki Kar) 1971-1976
• Irányítástechnikai szakmérnök (BME Villamosmérnöki Kar) 1979-1980
• Szakinformatikus szak (ELTE Numerikus matematika ) 1989-1991
Mivel foglalkoztam eddig? Folyamatirányítás, térinformatika, munkafolyamatok követése hálózati rekonstrukciótervezés, biológiai szűrés
Munkahelyek 22 évig Fővárosi Vízművek, most kényszervállalkozó
[email protected]
www.tova-partner.hu
2
A tárgy követelményrendszere – 5 kredit – 18 óra – Vizsga???
Ajánlott irodalom: • Máttyus S. nyomán VÍZELLÁTÁS (Szerk: Tolnai Béla, 3. kiadás) • Öllős, G. –Solti, D.: Csatornarendszerek üzemeltetése ( MAVÍZ kiadvány) • Tolnai B.: SCADA, Megjelenítések és adatfeldolgozások víziközművekben
[email protected]
www.tova-partner.hu
3
Irányítástechn. témakörök (tantárgy lista)
Méréstechnika Folyamatszabályozás Digitális technika Elektronikus elemek Irányítástechnikai készülékek • Szabályozáselmélet • Digitális számítógépek • Hibrid számítástechnika • • • • •
Mikroprocesszorok Fejezetek a fizikából Automatizálás gazdaságtana Számítógépes folyamatirányítás • Információátvitel • Folyamatműszerezés • Irányítástechnikai alkalmazások • • • •
BME Villamosmérnöki Kar Irányítástechnika szakmérnöki / 4 félév 1980.
[email protected]
www.tova-partner.hu
4
Miről is lesz szó? Előzmény : • Márialigeti Bence: Informatika
Folytatásként: • A legfontosabb fogalmakról • Meghatározó elvekről • Az eszközökről
• De főleg üzemtannal átitatott folyamatirányításról Lesznek még • Esettanulmány(ok)
[email protected]
www.tova-partner.hu
5
A technológiai folyamatirányítás és annak célja A tárgy címe: Irányítástechnika Technológiai folyamatirányítás SCADA: Supervisory Control and Data Aquisition (Felügyelő irányítás és adatmegjelenítés) Fő fogalomkörök: Automatizálás, valósidejűség, telemechanizálás, távműködtetés CÉL: 1. Az üzembiztonság növelése: a víziközmű üzem folytonos üzem, adott esetben nagy kárt képes okozni. 2. A költségek csökkentése: az üzemköltségek: energia felhasználás, létszám (valóban ?) 3. 4.
A diszpécseri döntéshozatal elősegítése: Főleg, ha nagy és bonyolult rendszerről van szó Adatszolgáltatás a vállalati üzleti folyamatok megítéléséhez, tervezéshez. Rendszerintegráció
[email protected]
www.tova-partner.hu
6
A technológiai folyamatirányítás az inforendszerek között
[email protected]
www.tova-partner.hu
7
Az irányítandó technológia 1
Szennyvízelvezetés
A DRV Zrt engedélyével
Szennyvíztisztítás
[email protected]
www.tova-partner.hu
8
+ Energiaellátás
Az energiaellátás az üzemeltetés része !!! A feszültségszinteknek szabványos színe van !!! 20 kV barna 10 kV piros KÖZÉP --------------------------------04 kV kék KIS
[email protected]
www.tova-partner.hu
9
Az irányítandó technológia tulajdonságai Működés a nap 24 órájában folyamatosan Folyamatos valósidejű működés A technológia nagy területen helyezkedik el (nagyok a távolságok) Az adatátviteli csatornák kiválasztásánál a rádiós átvitel előnyben A víziközmű technológia lassú Lassabb, mint az áramszolgáltatás A víz nagy energiával rendelkezik. Rendkívül nagy károkozásra képes --------------------------------------------------------------------------------------------------A víziközmű ipar Több tudományág együttműködésre van szükség A víz tárolható Gazdaságos üzemeltetés alakítható ki A szennyvíz energiaforrás is. A biogázból energia nyerhető.
[email protected]
www.tova-partner.hu
10
A techn. folyamatir. ismérvei Jellemzés Technológiai sémaképek hidraulikai sémaképek villamos üzemi sémaképek Egyéb grafikus feldolgozások Nyomásvonalak (nyomásfelületek) Gépegységek jelleggörbéi Eseménynapló Analóg jelek idősorai Táblázatok Részletes jelinformációk
Képgeneráló (sémaképek javítása, kiegészítése) Adatbázis bővítő eszközök (új jel létrehozása)
[email protected]
Létezik Hiányzik Hiányzik Hiányzik Létezik Létezik HIÁNYZIK Kis részben megvan
Nincs lehetőség Nincs lehetőség www.tova-partner.hu
11
Táblázatok a SCADA-n Vízellátás Gépházak, kutak energetikai viszonyai Gépházak, kutak energetikai összevetése Gépházak, kutak üzeme Gépházak, kutak üzemórái Zónák energetikai viszonyai Zónák energetikai összevetése Zónák vízháztartása Víztárolók víztartaléka Gépházak termelési adatai Zónák termelési adatai Havi termelési jelentés Éves statisztikai jelentés Zónák éjszakai minimum fogyasztása Napvégi üzemadatok
[email protected]
www.tova-partner.hu
12
Táblázatok a SCADA-n
folyt.
Szennyvízelvezetés Szva-k, szvt átemelők, fúvók energetikai viszonyai Szva-k, szvt átemelők, fúvók energetikai összevetése Szva-k, szvt átemelők, fúvók üzeme Szva-k, szvt átemelők, fúvók üzemórái Szennyvízelvezető területek terhelése Szennyvízelvezetési területek energetikai összevetése
Szennyvíztisztítás energetikai viszonyai Szennyvíztisztítás energetikai összevetése Szennyvíztisztítás költségeinek összevetése
[email protected]
www.tova-partner.hu
13
Gépházak (kutak) energetikai összevetése Ssz
Gépház megnevezése
Q
HSZ
P
P/Q
W
K
W/Q
K/W
K/Q
[m3]
[m]
[kWh]
[kWh/m3]
[kWh]
[Ft]
[kWh/m3]
[Ft/kWh]
[Ft/m3]
1
Össz
A táblázat tulajdonságai: Annyi sora van ahány gépház (kút) létezik Paraméterként belépési szint rendelendő hozzá, azaz időtartományra vonatkozik. Mérési, kézi és számított adatokat is tartalmazhat Legfontosabb célja az összehasonlítás, ha tetszik: a bench-marking. Az összegzés lehet közbenső is pl. : Hálózatba táplált víz összesen, továbbemelt összesen, mindösszesen Az összesen sorban Extenzivek esetén összegzés van Intenzívek esetén átlagértékek szerepelnek Számítások kétfélék: leíró tábla szerint és csak a táblázatban elvégezve.
[email protected]
www.tova-partner.hu
14
Adat mérési pillanat érték félórás (órás) adat napvégi adat havi adat éves adat
[email protected]
év végén
hó végén
napvégén
félóránként (óránként)
Belépés
mérési ciklusonként
Belépési szint
www.tova-partner.hu
15
Jelek típusa
Analógjel
Digitális jel
KImeneti jelek Outputok
Bemeneti jelek Inputok Folyamatirányító rendszer
[email protected]
www.tova-partner.hu
16
Analóg jelek csoportjai
[email protected]
www.tova-partner.hu
17
Folyamatjelek és folyamatperifériák
Folyamatjelek
Folyamatperifériák
Mérések
Analóg bemenetek A/D
Jelzések
Digitális bemenetek
Távalapjelek
Analóg kimenetek D/A
Parancsok
Digitális kimenetek
[email protected]
www.tova-partner.hu
18
Analóg jelek csoportjai Inputok:
MERESEK: (Helyettesített, Kézzel pótolt adat) KEZI adatok Képzett számok: SZÁMÍTOTT feldolgozások
Extenzív mennyiségek: integrálás Intenzív mennyiségek: átlagolás
[email protected]
www.tova-partner.hu
19
Jelek azonosítása Analóg csatorna
Digitális csatorna
M = mérés
Mxx,yyy xx = Állomásszám (PLC-szám)
J = jelzés
Jxx,yyy xx = Állomásszám (PLC-szám)
Bemenetek
yyy = alcím (sorszám)
yyy = alcím (sorszám)
K = kézi bevitelű csatorna Kxx,yyy xx = Állomásszám vagy kézi adatok csoportja yyy = alcím (sorszám) S = számított csatorna Sxx,yyy
xx = Állomásszám vagy számítások csoportja
Kimenetek
yyy = alcím (sorszám) T = távműködtetés
A = alapjel
Axx,yyy xx = Állomásszám (PLC-szám)
Txx,yyy xx = Állomásszám (PLC-szám)
yyy = alcím (sorszám)
yyy = alcím (sorszám)
Minden jelnek van még szabatos hosszú neve is.
[email protected]
www.tova-partner.hu
20
Leíró táblák Rendszer leképezés Vízellátás
ZONAK.xls GEPHAZ.xls KUTAK.xls VIZTAR.xls
Folyamatjelek leírása Analóg csatornák MERESEK.xls KEZI.xls SZAMÍTOTT.xls
Szennyvízelvezetés
SZV_ELV_TER.xls SZVT_TELEP.xls Villamos betápok
BETAP.xls BTAPSZAM.xls
[email protected]
ALAPJEL. xls Digitális csatornák: JELZESEK.xls TAVMUK. xls
www.tova-partner.hu
21
Leíró táblák konkrétan 1
Mérések Kézi adatok Számítások
[email protected]
www.tova-partner.hu
22
Számítások sorrendje Végrehajtás: Belépési szint szerint (félórás, napi, havi éves számítások)
Az időtartományon belül Állomásszámítások Központi, több állomást érintő számítások
És mindezeken belül Kötött sorrend: előbb szállítómag. és csak aztán hidr. telj.
[email protected]
www.tova-partner.hu
23
Leíró táblák konkrétan 2
Villamos betáplálások
[email protected]
www.tova-partner.hu
24
Leíró táblák konkrétan 3 Technológiai elemek
Zónák Gépházak Víztárolók Kutak Szennyvízelvezetések Szennyvíztisztítók
[email protected]
www.tova-partner.hu
25
Gépegység munkapontok a Scada-n SCADA képernyő
Mért, vagy katalógus (legalább 3 pontos) jelleggörbe
H
Affin parabolák segítségével átszámolt görbék
Hmért
no n < no
Qmért
H
Q
H1
H2
n1
n2
Az affin törvények Q1 n1 Q2 n 2
H = a Q2
Q2
[email protected]
Q1
,
H1 n1 H2 n 2
2
Q
www.tova-partner.hu
26
Zónák egymára épülése
vt. 2. zóna
3. zóna
B med.
0. zóna
[email protected]
vt.
ΔM
1. zóna B
ΔM B
Zónazár
T2
T1
www.tova-partner.hu
27
Vízveszteségek
[email protected]
www.tova-partner.hu
28
A gépház és mérései hny [mBf]
pny Q
hsz [mBf]
psz
1
2
Oda-vissza megfeleltetés !!!
Villamos mérések: P, n
[email protected]
www.tova-partner.hu
29
Nyomásmérési hely kialakítása 4-20 mA
4-20 mA hny,sz [mBf]
Levegő Víz
psz
Víz
pny
Lefuvatás
Impulzus vezeték
[email protected]
www.tova-partner.hu
30
Víztároló és jellemzői
túlfolyószint
hmax [m] h0 [mBf]
V= f(h) vagy = A h
h [m] hmin tűzivíz tartalék [m]
Jellemzők Nem mindig állandó a keresztmetszet Általában több kamrásak: Aktív keresztmetszet állítása kézzel
[email protected]
www.tova-partner.hu
31
A kút és mérései h, P, n, pny, Q hny [mBF] Q
h, psz
Jellemzők: 1. A kút tkp. egy gépház 2. Üzeme inkább kútcsoporti üzem, mert a szűrőréteg a döntő a minőség alakulásában
hsz [mBF]
[email protected]
www.tova-partner.hu
32
A szennyvízátemelő és mérései
Jellemzők: 1. A szva tkp. egy gépház 2. Sok van belőle. 3. Energiaellátás oszlopról 4. Fix emelőmagasságú vezérelt üzem 5. Térfogatáram mérés legtöbbször nincs, ezért Qszáll [m3] = üzemidő [h] * Q [m3/h] 6. Leggyengébb pont: lábszelep, ha nyomott ágra dolgozik
[email protected]
www.tova-partner.hu
33
Befogadó
Tisztított víz végakna
I. – IV. utóülepítők
Osztó és átemelőmű
I. – III. levegőztető medencék
Osztómű
Közbenső átemelő gh.
Előlevegőzető és denitrifikáló medence
I. – III. előülepítők
Osztómű
Átemelő gépház
Szívótér
Gépi/kézi rács
Homokfogó
A szennyvíztisztítómű és mérései Tisztított víz
Szennyvíz
Szennyvíz iszap
Érkező szennyvíz
Rácsszemét
L
L
Recirkulációs átemelő
Fölösiszap Vidéki szippantós iszap, szat: 0,5 - 2 %
Iszaprothasztó tornyok (1 – 2)
Biogáz
Komposzt anyag
Gázmotorok (1 – 2) Biogáz tároló
Kevertiszap átemelő
Víztelenített iszap Gépi iszapürítő
Pálcás iszapsűrítő
Víztelenítő gép
Komposztálás
Vidéki víztelenített iszap, szat: 15 %
A Nyírségvíz Zrt engedélyével
[email protected]
www.tova-partner.hu
34
Hálózati csomópont jelzései
Sátor u. csomópont
6
Paszab
1
7
DN 600
Északi DN 600
11 15 4. akna
13 10 8
Déli régi
3. akna
Patak (ürítö)
5
2
DN 600
3
Déli új
DN 400 2. akna
14 12
16 Nyírtelek DN 600
4
9 1. akna
DN 600
A Nyírségvíz Zrt engedélyével
[email protected]
www.tova-partner.hu
35
Nyírtelek víztermelés
[email protected] med.
Nyírtelek nyf.
Sátor u. felé
Paszabcsúcs Szabadságtelep nyf.
Nagycserkesz nyf.
Paszab víztermelés med.
Kótaj nyf.
Sátor u.
Tiszabercel vt. DN 400
Déli átemelő
Kótaj víztermelés DN 2*300
Ungvár sétány nyf.
Ószöllő u. nyf.
Etel köz nyf.
Május 1 tér nyf.
Korányi F. út nyf.
Ferenc krt. nyf
Kossuth u. nyf.
Fazekas J. tér nyf.
Érkerti nyf.
Család u. nyf.
Szarvas u. vt.
Gyorsító
Nagyhalász vt.
Tiszabercel nyf.
Nyírtelek vt. DN 600
med.
Sátor u. felé
DN 600
Zónák síkvidéken
Nyíregyháza Északi átemelő
DN600
med.
Nagycserkesz vt. Sóstói nyf.
Ibrány nyf.
A Nyírségvíz Zrt engedélyével
www.tova-partner.hu
36
Nyomásvonal
mBf
Hny észak
H Hny dél
mBf ?? átemelő
mBf ?? víztorony
?? átemelő
mBf
Hny gépház
H
mBf ?? víztorony
?? gépház
[email protected]
www.tova-partner.hu
37
Folyamatirányítási rendszer
[email protected]
www.tova-partner.hu
38
Telemachanikai rendszerfelépítés
Állomás
Vk
Cl Vt Állomás
Helyi PLC
Alközpont
Alközpont Saját kábel
Állomás Középközpont Rádióháló Mikróhullám üvegkábel Központ
[email protected]
www.tova-partner.hu
39
Technológiai folyamatirányítás
[email protected]
www.tova-partner.hu
40
Irányítási módszerek
[email protected]
www.tova-partner.hu
41
Folyamat és szg. kapcsolatok
[email protected]
www.tova-partner.hu
42
Központi és decentralizált működés
[email protected]
www.tova-partner.hu
43
Átviteli csatornák típusa
Átviteli csat. ADÓ 1
VEVŐ 1
ADÓ 2
VEVŐ 2
ADÓ n
VEVŐ n
ADÓ 1
VEVŐ 1 Átviteli csat.
ADÓ 2
VEVŐ 2
ADÓ n
VEVŐ n
[email protected]
Frekvencia multiplex átvitel
Idő multiplex átvitel
www.tova-partner.hu
44
Adatátvitali módok
ADÓ
VEVŐ
MOD
DEMOD
SIMPLEX
TERM
MODEM
MODEM
TERM
FÉLDUPLEX
TERM
MODEM
MODEM
TERM
DUPLEX
Irány és egyidejűség
[email protected]
www.tova-partner.hu
45
Eseménytér
[email protected]
www.tova-partner.hu
46
Az optimalizálás lépései
[email protected]
www.tova-partner.hu
47
Globális / lokális optimum
Globális optimum teljes rendszer
IDEÁLIS MEGODÁS
Lokális optimumok eredõje alrendszerek GYAKORLATI MEGOLDÁS
[email protected]
www.tova-partner.hu
48
Az optimalizálás peremfeltételei Szolgáltatási előírások Vízminőség Nyomás
Energiaszerződések Feltételek, kikötések Ártarifa
Víztermelés Fogyasztás prognózis
Üzemmenet tervezés Üzemoptimalizálás
Operatív üzemirányítás Vízelosztás
visszacsatolás Ütemterves karbantartási munkák
[email protected]
www.tova-partner.hu
49
Az optimalizálás peremfeltételei Szolgáltatási előírások kibocsátott szennyvízminőség
Energiaszerződések Feltételek, kikötések Ártarifa Szennyvízelvezetés Zápor prognózis
Üzemmenet tervezés Üzemoptimalizálás
Operatív üzemirányítás Szennyvíztisztítás
visszacsatolás Ütemterves karbantartási munkák
[email protected]
www.tova-partner.hu
50
A rádióháló
Elfogadható ciklusidő: 3-5 perc !!!!
[email protected]
www.tova-partner.hu
51
Prognózis, menetrend
Lehetőségek: Készítünk valamilyen módon prognózist Használjuk az előző hétfőt (tanuló algoritmus)
[email protected]
www.tova-partner.hu
52
Szabályozás és vezérlés
[email protected]
www.tova-partner.hu
53
Medencéről vezérelt üzem
[email protected]
www.tova-partner.hu
54
Hidrofóros üzem
Légüst méretezés = Ki/be kapcsolásszám minimalizálása
[email protected]
www.tova-partner.hu
55
Nyomástartás fojtással
[email protected]
www.tova-partner.hu
56
Nyomástartás hajtásszabályozással
[email protected]
www.tova-partner.hu
57
Vezérlés és szabályozás együtt
A Grundfos engedélyével
Hidrofór és hajtásszabályozás kombinációja
[email protected]
www.tova-partner.hu
58
Jelleggörbe, munkapont
[email protected]
www.tova-partner.hu
59
Jelleggörbe, jellemző görbék
Jelleggörbe: a tengelyen lévő mennyiség szorzata teljesítményt ad Jellemző görbe: minden más függvény kapcsolat
[email protected]
www.tova-partner.hu
60
Mérések, jelzések, alapjelek, távműködtetések, megvalósítása
[email protected]
www.tova-partner.hu
61
Mérőkörök típusai Villamos mérések Villamos teljesítmény: P Fordulatszám (frekvencia): n
Hidraulikai mérések Térfogatáram: Q Nyomás: p Szint: h
Vízminőségi mérések Vezetőképesség pH Oldott oxigén
[email protected]
www.tova-partner.hu
62
Nyomástávadó bekötése
Nyomástávadó
Elvételi csonk
mBf Ellenőrző manométer csonk
Impulzus cső Vezeték Lefuvatócsonk Lezáró ellnállás a folyamatmatprifériában
Tápegység Sk p
Távadó
[email protected]
4 - 20 mA
Helyi kijelzés
Távadat feldolgozás
www.tova-partner.hu
63
Nyomásértelmezések
pa 1
0
2
3
abszolút nyomás 4 [bar]
vákuum 100%
pv
[email protected]
1 0%
3
2 pt
túlnyomás
www.tova-partner.hu
64
Vízmérő és pontossága
hiba [%] +5
+2
0 -2
-5
Alsó mérési határ Megszólalási küszöb Megindulási küszöb Q [%]
-100 5
[email protected]
100
www.tova-partner.hu
65
A távadó
I [mA]
I
p = (pmax/ 16) * ( I - 4 ) skálatényező
4 p
[email protected]
I
p
20
nullponteltolás
p [bar] pmax
www.tova-partner.hu
66
Szűkítőelemes mennyiségmérés konfúzor
D
1
diffúzor
d
2
D
d1
d2
p p
[email protected]
www.tova-partner.hu
67
A dp távadó bekötése
Légtelenítés, lefuvatás
Helyi kijelző
Gyökvonós tápegység p Sk
p
Integrátor
0 - 20 mA
Ülepítés
[email protected]
Távadat feldolgozás
www.tova-partner.hu
68
Az indukciós mérő B
D U=kBDv
mV Tápegység
220 V
0 - 20 mA
Beépítés: előtte utána néhány D egyenes szakasz földelés !!!! Hitelesítés: DN 300-ig
[email protected]
www.tova-partner.hu
69
Szintmérés vízmérce
+ p
mBf
lefuvatás
Hmin
Túlfolyószint Üzemi felső határ
ülepítés
Vízszint
Üzemi alsó határ (tüzivíz tartalék) Szonda
[email protected]
Fenékszint
www.tova-partner.hu
70
Állásjelzés
% R
I r
[email protected]
0 - 20 mA
U
www.tova-partner.hu
71
Villamos teljesítmény
R U
U L
I
I
UR
US
IR
IS
ZR US IS
ZS
UTR
UST UT
IT
UR IR
ZT IT URS UT
[email protected]
www.tova-partner.hu
72
Villamos teljesítmény távadó
220 V R
S
T
K 1
31
2
32
3
L 4
helyi kijelzés
5 6
K
7
I
8
21
9
22
L
integrátor
távadat feldolgozás Szabv. gyengeáramú felület -20...0...+20 mA Szabv. erősáramú felület Un= 100 V In= 5A
[email protected]
www.tova-partner.hu
73
Digitális jelképzés
R
S
T
0 R1 2
R1 10
6
R2 2
R2 10
6
R3 2
7
7
R3 10
6
7
Fv
[email protected]
www.tova-partner.hu
74
Mérési tartományok
Mérési érték
Alsó vészjelzés Üzemi alsó határ
Üzemi tartomány
Üzemi felső határ Felső vészjelzés Hihetőségi felső határ (lehetetlen érték)
[email protected]
www.tova-partner.hu
75
Csillag-delta indítókapcsolás
[email protected]
www.tova-partner.hu
76
Frekvenciaváltó f n 1 s 1/ s p alapjel
Frekvenciaváltó
[email protected]
n0 n s n0 n f s p n0
fordulatszám frekvencia szilp póluspárok száma szinkron fordulatszám
www.tova-partner.hu
77
Beavatkozó szervek
R S
visszatáplálás
T állórészkör
3f
pa
na szivattyú
motor
-
n
p
forgórészkör
na - n
[email protected]
www.tova-partner.hu
78
Villamos kapcsolószekrények
[email protected]
www.tova-partner.hu
79
A rendszer, a technológia ismeretének fontossága
[email protected]
www.tova-partner.hu
80
Az alapzónák vázlatos felépítése
19000
30000 10000
Krisztina gh.
6650
Gilice gh.
Khegy gh
140
Rszm
Kőbánya új
4500
Kőbánya régi
Gilice régi
Gilice új
150
Barlang
80000
Krisztina új
160
Krisztina régi
Grúber
mBf
10000 20000
A Kőbánya gh.
RSZM gh.
22200
130 Kőb. földalatti gh. 120
110 Bmegyer gh.
Szarvas tér Budaújlak gh. 100 Csepel gh.
[email protected]
Szabadság-híd
Margithíd
Kmegyer gh.
www.tova-partner.hu
81
A víztárolók szerepe és a tarifa
Ft/kWh
egyenletes délelőtti csúcs
esti csúcs
csúcson kívül
A mély tároló szerepe: 1. A termelés és fogyasztás elválasztása 2. Behatási idő növelése (klórozás esetén)
esti csúcs reggeli csúcs nappali éjszakai
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
A magas tároló szerepe 1. Vízbiztonság növelése: gépházi üzemkiesés esetén helytáll 2. Energia megtakarítás elérése: a víz tárolhatósága következtében a szivattyúzás az éjszakára tolható, amikor olcsóbb az áram !??! 3. Vízminőségromlás fékezése: az éjszakai intenzív medence töltés = napi gyakoriságú fővezetéki öblítés
[email protected]
www.tova-partner.hu
82
Alapzóna üzemállapotok Üzemállapot átállások táműködtetési parancsai: 1. Gruber medence a hálózaton (magasabb nyomásszint), 2. Barlang medence a hálózaton (alacsonyabb nyomásszint), 3. minkét medence kizárva (nagy, medenceközeli csőtörés van) Végrehajtás: A központból csak a kívánt üzemállapotnak megfeleő parancskiadás történik. Helyben a 13 zár kötött sorrendű mozgatását PLC-program vezérli
A működtetés napi: ez adódik a napszakváltás üteméből, és ez elegendően rövid idő ahhoz, hogy a működőképesség rendszeres ellenőrzése megtörténhessen.
[email protected]
www.tova-partner.hu
83
A részletek
[email protected]
www.tova-partner.hu
84
Oda-vissza hatások
[email protected]
www.tova-partner.hu
85
SCADA és hidr. hálózatszámítás Szükségessége: 1. Nagy, összetett hálózatok modellezése alapkövetelmény 2. Közvetve költségmegtakarításhoz vezet (üzemtani hálózatszámítás, forró nyomon zárt zárak keresése) Előfeltételei: 1. Modellezési eszköz: Epanet, Aquis, Piccoló, WaterCad, Vízgép Tsz, stb. 2. Térképi áttekintő rajzok, nem feltétlenül digitális térkép (stratégiai, beruházási, üzemtani kérdések megválaszolásához nem kell részletes modell: Fáy-féle ökölszabály max DN / 3 3. Időben összetartozó mérési adatok (SCADA) Input: gépházi térfogatáramok, medence szintek Output: hálózati nyomásmérések 4. Csomóponti fogyasztások Ha gráf csak fővezetéki mélységű: MTZ-módszer
[email protected]
www.tova-partner.hu
86
SCADA és WMS (munkafolyamatok követése)
Diszpécser Szolgálat
Technológiai folyamatirányító diszpécser SCADA
Munkafolyamat irányító diszpécser WMS
Alapelv: vízellátási panasz mindegy, hogy hálózati üzemzavartól vagy áramkimaradástól van. A fogyasztót ez nem érdekli. Előnyös, ha a folyamatok egy szervezeten belül rövidrezártak.
[email protected]
www.tova-partner.hu
87
Költségcsökkentési lehetőségek Üzemköltségek csökkentése
SCADA
WMS
WFMS
Kockázatértékelés Ha valami mért, az javul !
[email protected]
www.tova-partner.hu
88
A munkirányítás céljai
Informatikai rendszerek Teljesítményfeladás az ERP felé
kaf n u m ajló z n őbe d i s ó Val
Más interfészek
atok m a oly
Önálló kimutatások Diszpécserek
[email protected]
www.tova-partner.hu
89
A munkafolyamat Vállalati erőforrásgazdálkodás Hálózati üzemeltető Jelentések, bizonylatok munkafelvétel Tervezett munkák
Hibabejelentések
Hálózati munka
Burkolathelyreállítás
Hálózati kivitelező
Burkolatos munkakirányító
Kivizsgálás
Diszpécserek
Kivizsgálók
Külső burkolathelyreállító
Rádiótelefon, URH
Nyomtatott munkalapok
Számla
Fontos: a munka megrendelője nem lehet azonos annak kivitelezőjével
[email protected]
www.tova-partner.hu
90
A jelentkező munkák Számviteli besorolás
Fenntartás
Beruházás
H
Hibajavítás
Ü
Üzemeltetés
K
Karbantartás
B1
Felújítás
B2
Rekonstrukció
B3
Fejlesztés
Jelleg Eseti
Tervezett
A munka Finanszírozás Megjegyzés indítása Hibabejelentés Lehet azonnali, alapján vagy halasztható Pl. Üzemelt. Terv medencemosás, (ütemterv Költségből vízminőség köteles munka) mérése, stb. Pl. gépészeti, Karb terv. villamos TMK Meglévő elemre aktiválódik Selejtezés majd Elfogadott Beruházásból új elemre beruházási terv aktiválódik Új elemre aktiválódik
Akkor jó, ha az operatív szakaszban munkákat a Diszpécser Szolgálat engedélyezi.
[email protected]
www.tova-partner.hu
91
Diszpécser központ vagy Kontakt center ? Fogyasztók
Telefonközpont IVR
Kezelő Hibabejelentések
Számla panaszok
Fogyasztók Diszpécserek
Hibabejelentések
Számlázási rendszer
Számla panaszok
Kontakt Center Munkafolyamatok követése
Diszpécserek
Számlázási rendszer
Munkafolyamatok követése
[email protected]
www.tova-partner.hu
92
SCADA és a térinformatika
Működési terület
Átnézetek, áttekintések
Működési vázlatok Digitális térképek Részletrajzok
[email protected]
Részletes rajzok
www.tova-partner.hu
93
Zónák és gyűjtőkörzetek A nyomásövezet a hálózat azon lehatárolt része, amely más hálózatrészekhez nyomásugráson keresztül csatlakozik. A nyomásugrást legtipikusabban egy nyomásfokozó szivattyú vagy egy lezárt zár az ún. zónazár valósítja meg. A nyomásövezet energetikailag önállóan értékelhető és vízmérleget definiálunk rajta. A gyűjtőkörzet a szennyvízelvezető hálózat azon lehatárolható része, amely más hálózatrészekre nyomásugráson keresztül csatlakozik. A nyomásugrást a szennyvízátemelő vagy elválasztó zár valósítja meg. A szennyvízelvezetési zónára értelmes a vízmérleg és az energiamérleg.
[email protected]
www.tova-partner.hu
94
Zónaszínek
[email protected]
www.tova-partner.hu
95
Zónavázlatok A z-irányú ábrázolási mód magassági elrendezést mutat.
Jellemzők (kovenciók): a zónát szín jelzi színváltás nyomásugrásnál lehet a medencének zónaszíne van a szivattyúzás színe nyomóoldali a hálózat csak összefüggési jegyeket mutat gondolkozás szállítómagsasságban
Cél: a
zónák definiálása (a szín rögzítése) a víz útjának nyomonkísérése
Felhasználás: SCADA tartalomjegyzék kép Sématábla elem PR célú szemléltető vázlat
[email protected]
www.tova-partner.hu
96
Lefolyásábrák Sematikus ábrázolási mód amely a fő rendszerösszefüggéseket mutatja.
Jellemzők (kovenciók): a gyűjtőkörzetet szín jelzi Színváltás (SZVA) nyomásugrásnál lehet a nyomott és gravitációs szakaszok elválnak egymástól a hálózat csak összefüggési jegyeket mutat gondolkozás vízmérlegben
Cél: a zónák definiálása (a szín rögzítése) a víz útjának nyomonkísérése
Felhasználás: SCADA tartalomjegyzék kép Sématábla elem PR célú szemléltető vázlat
[email protected]
www.tova-partner.hu
97
Térképi áttekintő rajzok Jellemzők : a zónaszínt örökíti a zónavázlatról, ill. lefolyáaábrákról fő vezetékkapcsolatokat ábrázol átmérő felírások (!?) átmérők vonalvastagságként (!?) azonosak a jelkulcsok a zónavázlattal (!?) tartalmazza a termelőkapacitásokat (!?) gondolkozás térfogatáramban
Cél: a térbeli elrendezés megmutatása (hol található?)
Felhasználás: SCADA tartalomjegyzék kép Sématábla elem PR célú falitérkép
[email protected]
www.tova-partner.hu
98
A digitális térkép Jellemzők : örökíti a zóna és lefolyásvázlatok színeit (!?) Nagy méretarány , pl.: M=1:500 (alapvetően a rendelkezésre álló alaptérkép határozza meg)
Ábrázolja a geodéziailag bemért a hálózatot és szerelvényeit a technológiai létesítményeket (!?) a saját tulajdonú vagy saját kezelésű földrészleteket, a „működési” jelkulcsok azonosak a zónavázlatéval (!?)
Fonyód 3 600 m med. Tf.: 154,7 mBf hmax= 6,0 m
[email protected]
www.tova-partner.hu
99
Részletrajzok Típusai : Technológiai létesítmények belső hidraulikai kapcsolási vázlatai (zónaszínezettek: !?) A SCADA-n technológiai sémaképek A digitális térkép létesítményeinek pontszerű kinagyításai (lehetnek csak képek (szkennelt állomány), de vektorgrafikusak is kapcsolódó adatbázissal
Technológiai létesítmények áramellátásának villamos egyvonalas kapcsolási vázlatai (feszültségszint színezettek) A SCADA-n villamos egyvonalas kapcsolási vázlatok a technológiai sémaképek párjaként kellen szerepeljenek
Hálózati csomóponti rajzok (zónaszínezettek)
[email protected]
www.tova-partner.hu
100
Megjelenítések szempontjai
[email protected]
www.tova-partner.hu
101
Hidraulikai techn. sémakép
[email protected]
www.tova-partner.hu
102
Villamos techn. sémakép
[email protected]
www.tova-partner.hu
103
Az eseménynapló Tulajdonságai: A bejegyzéseknek valós időpont (real-time) megjelölése van A bejegyzések zöme automatikus, de lehet diszpécseri is. A bejegyzések nem törölhetők A lista szűrhető (időre, típusra)
Célja: Post-mortem elemzés Felelősség megállapítás Operatív valós idejű „memória”
Elemei: Analóg értékek határérték túllépései Kétállapotú jelek átmenetváltozásai Kiadott parancsok Diszpécseri bejegyzések (Eseményeket követő intézkedés megjelölése)
[email protected]
www.tova-partner.hu
104
Ua. idősorainak változó összevetése
[email protected]
www.tova-partner.hu
105
Különböző változók idősorai
[email protected]
www.tova-partner.hu
106
Idősorok m3/d
Havi víztermelés adatok
40
35
30
25
20
15
10
5 1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
900 000 800 000 700 000 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 0 1
[email protected]
24 47 70 93 116 139 162 185 208 231 254 277 300 323 346
www.tova-partner.hu
107
Részletes jelinformációk
[email protected]
www.tova-partner.hu
108
Nyomásvonal
[email protected]
www.tova-partner.hu
109
Listák, táblázatok
A leíró táblákat is meg kell tudni jeleníteni, mint lista !!!
[email protected]
www.tova-partner.hu
110
Jogosultságok Típusok: Betekintő (más osztályok, főnökök) Diszpécseri Diszpécseri nagyfeszültségű kapcsolási joggal Rendszergazdai
Fontos !!! Bejelentkezéssel a jogosultsági hozzárendelés automatikus Diszpécser a nevét kell adja az operatív időszakhoz Események lekezelése Parancsok kiadása.
[email protected]
www.tova-partner.hu
111
Nyomtatás, képernyőmásolat Nyomtatott tablók A3-as nyomtató
Hard-copy:
színes nyomtató
[email protected]
www.tova-partner.hu
112
Diszpécserterem
Tegyük oda a tv-t !!!! Ne kamerázzuk be a helységet !!!
[email protected]
www.tova-partner.hu
113
Diszpécserközpont
Funkciói: Diszpécseri munkahely 24 órás szolgálat (ergonómia: pult, szék, ) Sématábla és vagy képernyő: állandóság Látogatóközpont
[email protected]
www.tova-partner.hu
114
Energiagazdálkodás 0,4800
14,00
0,4700
KWH/m3
12,00 0,4600 0,4500
10,00
8,00
0,4300
Ft/m3
KWH/m3
0,4400
0,4200
[KWH/m3] [HUF/KWH]
6,00 HUF/KWH
0,4100
4,00
0,4000 0,3900
2,00 0,3800 0,3700
0,00 1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
év
Lehetőségek: A folyamatirányítás részeként Valósidejű (real-time) adatok Energiaszerződések betarthatósága Energiamodul külön rendszerként (adatbányászat)
[email protected]
www.tova-partner.hu
115
Esettanulmány
[email protected]
www.tova-partner.hu
116
Irányítástechnikai feladatok
[email protected]
www.tova-partner.hu
117
Optimalizálási feladatok Optimalizáláűsi feladatok Terhelésszétosztás a kútcsoportok között (optimalizálás vízminőségre a szállítási feladat megoldásával) Terhelésszétosztás a termelési rendszerek között (költségoptimalizálás konjugált gradiens módszerrel) Prognózis Vízigény a betápláló gépházaktól Vízigény a termelő Vízigény a kútcsportoktól rendszerektől KISOROSZI kútcsoport TÓTFALU kútcsoport TAHI kútcsoport SURÁNY kútcsoport HORÁNY III. kútcsoport HORÁNY II. kútcsoport HORÁNY I. kútcsoport Káposztásmegyer SZIGETI II. kútcsoport SZIGETI I. kútcsoport Északi termelő rendszer MONOSTOR I. kútcsoport MONOSTOR II. kútcsoport Egyesített alapzónák MONOSTOR III. kútcsoport vízgénye MONOSTOR IV. kútcsoport MONOSTOR V. kútcsoport PÓCSMEGYER I. kútcsoport PÓCSMEGYER II. kútcsoport Békásmegyer PÓCSMEGYER III. kútcsoport BALPARTI II. kútcsoport BALPARTI I. kútcsoport CSEPEL kútcsoport HALÁSZTELEK kútcsoport Csepel Déli termelő rendszer SZIGETUJFALU+TÖKÖL kútcsoport RÁCKEVE kútcsoport 1 db idősor 3 db idősor 2 db idősor 19 + 4 db idősor (prognózisból vagy előző (optimalizálással előállítva) (összegzéssel képezve) (optimalizálással előállítva) SCADA idősorból)
[email protected]
www.tova-partner.hu
118
Terhelésszétosztás a kutak között Paradigmaváltás 1 Fontos a vízkiemelés módja: szifonált kútsor egyedi szivattyúzásos kútcsoport Nem fontos a kúttípus: csőkút, aknakút, csápos kút, stb. Csőkútsor
Gyűjtőakna
Vákumszivattyú
Búvárszivattyú
Gerincvezeték felé
Szifonvezeték
Elméleti háttér: Almási-Holnapy: Víztermelő kútrendszerek gazdaságos üzemi szintjének meghatározása, 1963.
[email protected]
www.tova-partner.hu
119
Terhelésszétosztás a kutak között Paradigmaváltás 1 Fontos a vízkiemelés módja: szifonált kútsor egyedi szivattyúzásos kútcsoport
Kút PLC
Dmax Q Kút
PI
H
fmin D
Nem fontos a kúttípus: csőkút, aknakút, csápos kút, stb. Kút PLC
Dmax Q
Qkcs
PI
Kút
PI
H
fmin D
HDuna
Alközponti számítógép
Elméleti háttér: Almási-Holnapy: Víztermelő kútrendszerek gazdaságos üzemi szintjének meghatározása, 1963.
[email protected]
www.tova-partner.hu
120
A klasszikus szállítási feladat
Korlátozó feltételek:
x
ij
rj
j 1, ..., n
dj
i 1, ..., m
i
x
ij
j
x ij 0 Célfüggvény:
c i
[email protected]
ij
x ij min
j
www.tova-partner.hu
121
A víztermelő rendszer szállítási feladata 1
2 gyűjtővezeték
Q(t)
qi(t) n
i
Kútcsoportok: 1, 2, …, i, …,n
n
i 1 n
i 1 T
t 1
qi (t i ) Q(t) , qi (t) Q(t) ,
t re t re
qi (t) q max,i
0 qi (t) T
J t 0
n
i 1
A vízigény kielégítése: egyenlőségi feltétel
A kapacitás korlát: egyenlőtlenségi feltétel A nemnegativitási feltétel
qi (t) ci (t) min
[email protected]
A célfüggvény www.tova-partner.hu
122
A feladat formalizmusának átírása
Időfüggvény alak
n
i 1
qi (t) Q(t) ,
T
t re
qi (t) q max,i
t 1
Mátrixos alak
n
i 1
T
t 1
0 qi (t)
qi,t Qt ,
qi,t q nax, i
J t 0
n
i 1
qi (t) ci (t) min
[email protected]
i 1, ... , n
qi,t 0 T
T
t 1, ... , T
J t 1
n
i 1
qi,t ci,t min
www.tova-partner.hu
123
A célfüggvény megfogalmazása Paradigmaváltás 2 Máttyus definicó: a vízellátás feladatai Vízelosztás: elegendő vízmennyiség és nyomás Víztermelés: elegendő vízmennyiség és megfelelő vízminőség CÉL: a hatékony biológiai szűrés biztosítása minden terhelési állapotban Fontos a biológiai szűrés helye: a biológiai szűrés a mederkapcsolatnál valósul meg Nem fontos a kút a kút csak a vízadó réteg megcsapoló műtárgya CÉL: a tápanyag-lebontási modell alapján úgy érhető el, ha cij = 1 –re választjuk Elméleti háttér: Tolnai: Mesterséges biológiai szűrés megvalósítása a parti szűrés megértése útján, 2009.
[email protected]
www.tova-partner.hu
124
A feladat inputja
Inputok: Termelőrendszeri igény, 1 db idősor Rendelkezésre álló kútcsoport kapacitások Kútcsoport holtidők
[email protected]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25000 25000 25000 25000 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000 18 000 18 000 18 000 18 000 18 000 18 000 18 000 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000 25 000 25 000 496000
Telep
tau
KISOROSZI telep TÓTFALU telep TAHI telep SURÁNY telep HORÁNY III. telep HORÁNY II. telep HORÁNY I. telep SZIGETI II. telep SZIGETI I. telep MONOSTOR I. telep MONOSTOR II. telep MONOSTOR III. telep MONOSTOR IV. telep MONOSTOR V. telep PÓCSMEGYER I. telep PÓCSMEGYER II. telep PÓCSMEGYER III. telep BALPARTI II. telep BALPARTI I. telep
www.tova-partner.hu
KAP 4 3 4 3 3 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 1 1
80 000 14 000 80 000 59 000 8 000 16 000 12 000 70 000 15 000 15 000 22 600 17 600 20 700 24 500 24 600 42 000 20 600 40 000 16 000
125
A szimplex tábla
q1,1
q1,2
…
q1,n
q2,1
q2,2
…
q2,n
u1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
Q1
u2
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
Q2
…
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
…
u24
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Q24
v1
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
qmax,1
v2
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
qmax,2
…
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
…
vn
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
qmax,n
Z
1
1
…
1
1
1
…
1
1
1
c1,t
[email protected]
Menetrend
T2
Kútcsoport
t1
= AE
(T, n*T) ≤ A (n, n*T)
c2,t
www.tova-partner.hu
126
A feladat megoldása
A szimplex táblán bázis transzformációk sorozatával
Kész numerikus eljárás használatával a MATLAB programcsomagot használva
[email protected]
www.tova-partner.hu
127
A MATLAB program
[email protected]
www.tova-partner.hu
128
Az eredmény
[email protected]
www.tova-partner.hu
129
Eltolás a holtidővel
[email protected]
www.tova-partner.hu
130
Diszpécseri feladatok
1. A program napi egyszeri futtatása 2. Az eredményül kapott kútcsoport menetrendek érvényre juttatása a SCADA rendszeren keresztül. Ehhez van táblázatos output is. 3. Később az eljárás beépíthető az SCADA algoritmusokba
[email protected]
www.tova-partner.hu
131
[email protected]
www.tova-partner.hu
132
