Автоматизація насосної станції на базі ПЛК
Насосна станція — один із найчастіших об'єктів автоматизації в Україні. Водопостачання, каналізація, зрошення, промислове водовідведення — скрізь потрібне керування насосами з підтримкою тиску або рівня. ПЛК тут замінює десятки реле, таймерів та ручних перемикачів одним компактним пристроєм.
За останні 3 роки ми зробили близько 40 насосних станцій на базі Delta DVP та Siemens S7-1200. Від свердловинних насосів на 1.5 кВт до промислових станцій з 5 насосами по 15 кВт. Ось як проектувати такі системи.
Базова архітектура системи
| Компонент | Кількість | Приклад |
|---|---|---|
| ПЛК | 1 | Delta DVP-SA2 або Siemens S7-1214C |
| Частотник | 1-2 (для регульованих насосів) | Delta VFD-E 2.2-5.5 кВт |
| Датчик тиску | 1-2 | 0-10 бар, 4-20 мА |
| Датчик рівня | 1-3 (поплавкові або ультразвукові) | Дискретний або аналоговий |
| HMI-панель | 1 | Delta DOP-107 або Siemens KTP700 |
Алгоритм керування: ПІД + каскад
Основна логіка — ПІД-регулятор підтримує заданий тиск у мережі. Датчик тиску подає сигнал 4-20 мА на аналоговий вхід ПЛК, контролер обраховує ПІД і видає задану частоту на частотний перетворювач першого насоса.
- Один насос не витягує: частота на максимумі, тиск нижче уставки → ПЛК запускає другий насос на пряму (або через другий частотник)
- Тиск вище уставки: ПЛК зменшує частоту. Якщо частота мінімальна — вимикає зайвий насос
- Ротація: щодоби або після заданої кількості годин, ПЛК змінює «головний» насос для рівномірного зносу
Захисти та блокування
- Сухий хід: датчик рівня або реле тиску. Якщо води немає — насос зупиняється
- Перевантаження: контроль струму через частотник (Modbus-регістр) або теплове реле
- Аварія частотника: сигнал fault на дискретний вхід ПЛК → зупинка + тривога на HMI
- Мінімальний тиск: якщо тиск падає нижче критичного — аварійна зупинка всіх насосів
- Затоплення: поплавковий датчик у насосній → аварійний сигнал
Вибір ПЛК для насосної
Для типової станції на 2-3 насоси потрібно:
- 6-10 дискретних входів (кнопки, поплавки, аварії)
- 4-6 дискретних виходів (контактори, сигнальні лампи)
- 1-2 аналогових входи (датчик тиску, рівень)
- RS-485 порт для Modbus (зв'язок із частотниками)
Оптимальні варіанти: Delta DVP-SA2-12 ($150-200) + модуль DVP-04AD ($80) або Siemens CPU 1212C ($250-350) з модулем CM 1241 RS-485 ($100).
Зв'язок із частотниками та HMI
Частотники підключаються по Modbus RTU (RS-485). ПЛК опитує регістри: задана частота, вихідний струм, статус, аварії. HMI-панель показує оператору: поточний тиск, стан кожного насоса, години напрацювання, журнал аварій.
Поширені запитання
Який ПЛК обрати для свердловинного насоса?
Для одного насоса — Delta DVP-SS2 + частотник. Для 2-3 насосів — Delta DVP-SA2 або Siemens S7-1212C. Головне — наявність аналогового входу для датчика тиску та RS-485 для частотника.
Чи потрібен частотник для кожного насоса?
Ні. Типова схема: один частотник на «головний» насос (регулювання), решта — на пряму через контактори. Це дешевше в 2-3 рази.
Скільки коштує автоматика для насосної?
Для станції на 2 насоси по 2.2 кВт: ПЛК ($150) + частотник ($200) + HMI ($300) + датчик тиску ($80) + монтаж = $800-1 500. Без HMI — дешевше на $300.
Як захистити насос від сухого ходу?
Три способи: поплавковий датчик рівня (найдешевший, $20), реле тиску на всмоктуванні ($50), або контроль струму через частотник (безкоштовно — вже є в регістрах Modbus). Рекомендуємо комбінувати два методи.
Чи можна керувати насосною станцією дистанційно?
Так. Через Ethernet-модуль або GSM-модем ПЛК може передавати дані на SCADA або хмарну платформу. Оператор бачить стан станції та змінює уставки з телефону.
Підсумок
ПЛК для насосної станції — це ПІД-регулятор тиску, каскадне керування кількома насосами, ротація та захисти. Бюджетне рішення: Delta DVP-SA2 + частотник + датчик тиску. Рішення рівня Siemens: S7-1200 + Sinamics + KTP700.
