5.Разработка технической структуры сау.

БП-1

4-20 мА

ИППППП

КБС-3

= 24 В

БК-1

ПБР

БУ

КБС-2

МАС

МДС

= 220/380 В

БУ

4-20 мА

ИП

ПБР

ИП

ПИМ

ПИМ

Рис. 4. Техническая структура САУ

МАС – модуль аналогового сигнала;

МДС – модуль дискретного сигнала;

КБС – клемма блочное соединение;

БК – блок контроллеров;

ПЛК – программирующий логический контроллер;

БП – блок питания;

ИП – датчик давления;

ПИМ – Пневматический исполнительный механизм

В качестве регулирующего устройства выбран ПЛК Ремиконт Р-130.

Рис. 4. Контроллер Ремиконт Р-130.

Предназначен для построения современных автоматизированных систем управления технологическими процессами и позволяет выполнять оперативное управление с использованием персональных ЭВМ,автоматическое регулирование, автоматическое логикопрограммное управление, автоматическое управление с переменной структурой, защиту и блокировку, сигнализацию, регистрацию

событий.

Ремиконт Р-130 имеет две модели - логическую и регулирующую.

Регулирующая модель предназначена для решения задач

автоматического регулирования, логическая модель — реализации логических программ шагового управления.

Регулирующая модель Ремиконта Р-130 позволяет вести локальное , многосвязное, каскадное, супервизорное, программное регулирование. В сочетании с обработкой дискретных сигналов эта модель позволяет выполнять также логические преобразования сигналов и вырабатывать не только аналоговые или импульсные, но и дискретные команды управления.

Строение этой модели дает возможность вручную или автоматически включать, отключать, реконфигурировать и переключать контуры регулирования, при этом все эти операции выполняются безударно независимо от сложности структуры управления.

Один комплект Ремиконт Р-130 позволяет комплексно решить задачу автоматизации, включая автоматическое регулирование, логическое управление или их комбинацию.

В процессе сбора и обработки информации от датчиков пользователь может выполнять необходимую коррекцию входных сигналов, их линеаризацию, фильтрацию, а также любую арифметическую операцию, в том числе извлечение квадратного корня.

Входные сигналы:

• сигналы от термопар ТХК, ТХА, ТПР, ТВР, ТПП;

• сигналы от термометров сопротивлений ТСМ, ТСП;

• унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока 0-5, 0-20, 4-20 мА; 0-10В;

• дискретные сигналы:

  • логическая «1» напряжением от 19 до 32В;

  • логический «0» напряжением от 0 до 7В.

Выходные сигналы:

• унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока 0-5, 0-20, 4-20 мА

• дискретные сигналы:

  • транзитного выхода – максимальное напряжение коммутации 40В, максимальный ток нагрузки 0,3А

  • сильноточного релейного выхода – максимальное напряжение коммутации 220В, максимальный ток нагрузки 2А.

Технические характеристики контроллера микропроцессорного Ремиконт Р-130

1. Объем памяти: ПЗУ – 32 кбайт, ОЗУ – 8 кбайт, ППЗУ – 8 кбайт.

2. Текущее время (таймеры, программные задатчики и т.д.), постоянные времени, интервалы от 0 до 819 с, от 0 до 819 ч.

3. Время цикла – от 0.2 до 2с.

4. Количество алгоблоков – 99.

5. Количество алгоритмов в библиотеке – 76.

6. Погрешности преобразования: АЦП - ±0.4%; ЦАП - ±0.5%.

7. Время сохранения информации при отключении питания – 10 лет.

8. Каналы интерфейсной связи – ИРПС или RS232С.

9. Скорость обмена – 1,2; 2,4; 4,8; 9,6 кбит/с.

10. Потребляемая мощность контроллера – 15 ВА.

11. Напряжение питания – 220В или 240В переменного тока, 24В постоянного тока (при отсутствии блока БП-1).

12. Условия эксплуатации: температура от 1 до 45°С, влажность до 80%.

Блок управления рассчитан на применение в автоматизированных системах управления технологическими процессами и предназначен для переключения цепей управления исполнительными устройствами, индикации положения цепей.

Таблица 2. Описание БРУ – 32, 42.

Исполнение	Основные функции	Основные технические данные
БРУ-32*	Ручное переключение с автоматического режима управления на ручной и обратно; кнопочное управление интегрирующими исполнительными механизмами; световая индикация выходного сигнала регулирующего устройства с импульсным выходным сигналом; определение положения регулирующего органа.	Габаритные размеры – 80х40х150 мм Масса – 0,7 кг.
БРУ-42*	Ручное или дистанционное переключение с автоматического режима управления на ручной и обратно; кнопочное управление интегрирующими исполнительными механизмами;световая индикация режимов управления, выходного сигнала регулирующего устройства с импульсным выходным сигналом; определение положения регулирующего органа.	Габаритные размеры – 80х40х150 мм Масса – 0,8 кг.

Таблица 3. Входные сигналы стрелочного индикатора БРУ в зависимости от исполнения.

Условное обозначение Исполнения	Пределы изменения входного сигнала	Входное сопротивление
БРУ-32-00; -01; -02; -06; -07	0-5 мА	<500Ом
БРУ-42-03; -04; -05; -08; -09	4-20 мА	<200Ом

Электрическое питание – переменный однофазный ток напряжением 24В и частотой 50 Гц. 

Потребляемая мощность – не более 2,5В.А.

Выбран блок управления БРУ -42-03. Его входной сигнал 4-20 мА, такой же, как и в выбранном мною ПБР. Он обеспечивает дистанционное и ручное переключение с автоматического режима управления на ручной и обратно.

В качестве исполнительных механизмов в пневматических системах автоматического регулирования и управления применяются устройства, которые преобразуют командный сигнал в виде давления сжатого воздуха в перемещение регулирующего органа. По конструкции пневматические исполнительные механизмы делятся на мембранные и поршневые. Наиболее распространены мембранные пневмоприводы с возвратно-поступательным движением штока, конструктивно объединенные с регулирующими органами — клапанами. Мембранные пневмоприводы могут быть одностороннего (с противодействующей пружиной) и двустороннего (беспружинные) действия. Мембранно-пружинный привод состоит из пневматической камеры, в которой установлена эластичная мембрана с жестким центром, связанным со штоком. Снизу на жесткий центр действует пружина. При увеличении управляющего давления Р упр на мембрану развивается усилие, приложенное к ее центру. Мембрана деформируется и через жесткий центр перемещает шток, который нижним концом связан с регулирующим органом. При этом сжимается пружина, накапливая энергию для перемещения мембраны вверх при уменьшении управляющего давления. Мембранные пружинные и беспружинные механизмы, дополненные рычажной передачей, обеспечивают поворот регулирующего органа. Мембранный привод должен обеспечить однозначную зависимость между управляющим давлением Р упр на мембрану и ходом штока. Для этого необходимо, чтобы эффективная площадь эластичной мембраны не изменялась при ее прогибе. Если эта площадь не остается постоянной, то изменяется перестановочное усилие Fp и, следовательно, неравномерность хода штока. Для исключения этого недостатка следует диаметр d жесткого центра делать 0,8 D (диаметра заделки мембраны). В пружинных механизмах значительная часть усилия, создаваемого давлением, тратится на сжатие пружины. От указанного недостатка свободны беспружинные исполнительные механизмы. В них перестановочное усилие в противоположных направлениях создается действием давления на обе стороны мембраны. Давление на одну сторону возрастает, а на другую уменьшается, или наоборот. При выборе клапанов с мембранным исполнительным механизмом необходимо иметь в виду, что исчезновение управляющего давления приводит к тому, что регулирующий орган занимает одно из крайних положений: закрыто или открыто. Поэтому при проектировании автоматического устройства следует предусмотреть, чтобы исчезновение управляющего сигнала не привело к нарушениям технологического процесса. Существенным недостатком пневматических мембранных исполнительных механизмов является значительное влияние нагрузки на их статические характеристики. Для улучшения статических и динамических свойств механизмов используют позиционеры (позиционные реле).

Пускатель бесконтактный реверсивный предназначен для бесконтактного управления электрическими исполнительными механизмами, в приводе которых используются однофазные конденсаторные электродвигатели.

Пускатель имеет следующие модификации:

ПБР-2М, ПБР-2М2.1- управление механизмами с электромагнитным тормозом

ПБР-2М1, ПБР-2М2.2 – управление механизмами с механическим тормозом

Область применения: системы автоматического регулирования технологическими процессами в энергетической и других отраслях промышленности.

• Входной сигнал: 24В постоянного пульсирующего тока или замыкание ключей

• Входное сопротивление пускателя: 750 Ом

• Максимальный коммутируемый ток: 4А

• Быстродействие: 25 мс

• Разница между длительностями входного и выходного сигналов ПБР-2М не более: 20 мс

• Напряжение источника питания цепей управления: 22-26В (среднее значение двухполупериодного выпрямленного тока)

• Полный срок службы: 10 лет

• 

  Рис. 6. Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР – 2М.

  Степень защиты: IP – 20

• Электрическое питание: 220В, 50 Гц

• Потребляемая мощность: 7 Вт

• Масса: ПБР-2М, ПБР-2М1 - 4 кг, ПБР-2М2 - 2 кг

Блок БСПТ-10М предназначен для установки в исполнительные электрические механизмы с целью преобразования положения выходного органа механизма в пропорциональный электрический сигнал и сигнализации или блокирования в крайних или промежуточных положениях выходного органа.

В состав блока входит блок питания БП–20 и блок датчика БД–10М.

Технические характеристики:

• Параметры питания – однофазная сеть переменного тока 220+22-33V или 230+23-34V, или 240+24-36V частоты (50±1)Hz или (60±1.2)Hz

• Мощность, потребляемая от сети, не более 9 VA.

• Входной сигнал блока – угол поворота вала блока в диапазоне: (0-90)° или (0-225)°.

• Выходной сигнал блока – постоянный ток 0–5 mA при сопротивлении нагрузки до 2,5 кΩ или 4–20 mA или 0–20 mA при сопротивлении нагрузки до 1 кΩ. Амплитудное значение пульсации выходного сигнала до 1%.

• Нелинейность блока до 2,5% максимального значения выходного сигнала.

• Вариация выходного сигнала до 1,4 % от максимального значения выходного сигнала.

• Дифференциальный ход микроотключателей до 3°.

• Коммутационный ток микровыключателя Д 303 – 2С: при постоянном напряжении 24 и 48V – от 5mA до 1А; при переменном напряжении 220V частоты 50 или 60Hz – от 20 до 500 mA

• Масса блока датчика не более 1 кg.

• Масса блока питания не более 1,45 кg.

Я выбрал МЭО - 100/25. Он обеспечивает достаточную мощность и оптимальное время для управления соотношением котла ДКВР в комплекте с ПБР-2М1 и БСПТ-10М с выходным сигналом 4-20мА.

Пим- пневматический исполнителный механизм

В качестве исполнительных механизмов в пневматических системах автоматического регулирования и управления применяются устройства, которые преобразуют командный сигнал в виде давления сжатого воздуха в перемещение регулирующего органа. По конструкции пневматические исполнительные механизмы делятся на мембранные и поршневые. Наиболее распространены мембранные пневмоприводы с возвратно-поступательным движением штока, конструктивно объединенные с регулирующими органами — клапанами. Мембранные пневмоприводы могут быть одностороннего (с противодействующей пружиной) и двустороннего (беспружинные) действия. Мембранно-пружинный привод состоит из пневматической камеры, в которой установлена эластичная мембрана с жестким центром, связанным со штоком. Снизу на жесткий центр действует пружина. При увеличении управляющего давления Р упр на мембрану развивается усилие, приложенное к ее центру. Мембрана деформируется и через жесткий центр перемещает шток, который нижним концом связан с регулирующим органом. При этом сжимается пружина, накапливая энергию для перемещения мембраны вверх при уменьшении управляющего давления. Мембранные пружинные и беспружинные механизмы, дополненные рычажной передачей, обеспечивают поворот регулирующего органа. Мембранный привод должен обеспечить однозначную зависимость между управляющим давлением Р упр на мембрану и ходом штока. Для этого необходимо, чтобы эффективная

площадь эластичной мембраны не изменялась при ее прогибе. Если эта площадь не остается постоянной, то изменяется перестановочное усилие Fp и, следовательно, неравномерность хода штока. Для исключения этого недостатка следует диаметр d жесткого центра делать 0,8 D (диаметра заделки мембраны). В пружинных механизмах значительная часть усилия, создаваемого давлением, тратится на сжатие пружины. От указанного недостатка свободны беспружинные исполнительные механизмы. В них перестановочное усилие в противоположных направлениях создается действием давления на обе стороны мембраны. Давление на одну сторону возрастает, а на другую уменьшается, или наоборот. При выборе клапанов с мембранным исполнительным механизмом необходимо иметь в виду, что исчезновение управляющего давления приводит к тому, что регулирующий орган занимает одно из крайних положений: закрыто или открыто. Поэтому при проектировании автоматического устройства следует предусмотреть, чтобы исчезновение управляющего сигнала не привело к нарушениям технологического процесса. Существенным недостатком пневматических мембранных исполнительных механизмов является значительное влияние нагрузки на их статические характеристики. Для улучшения статических и динамических свойств механизмов используют позиционеры (позиционные реле).

Рис. 7. Регулирующий орган

Р егулирующий орган предназначены для регулирования расхода рабочей среды (воды или пара) с температурой до 300 °С. Рабочая среда поступает через входной патрубок в корпус клапана. При вращении золотника внутри гильзы изменяется проходное сечение окон гильзы. Поворот золотника осуществляется при помощи рычага вручную, или

соединенного с приводом типа МЭО. Максимальный угол

поворота золотника — 90°. Поток среды, пройдя через регулируемое

проходное сечение гильзы, поступает в выходной патрубок клапана, а затем в трубопровод.

Датчик давления ПД100 ДИ предназначен для непрерывного преобразования избыточного давления измеряемой среды в унифицированный сигнал постоянного тока 4…20 мА. Датчики избыточного давления предназначены для систем автоматического регулирования и управления в различных областях промышленности.

Функции преобразователя:

1. Измерение избыточного давления нейтральных к нержавеющей стали или керамике сред (воздух, пар, различные жидкости)

2. Преобразование давления в унифицированный сигнал постоянного тока 4….20 мА

3. Верхний предел измеряемого давления (ВПИ) – ряд значений от 10 кПа до 25 МПа

4. Перегрузочная способность 200% от ВПИ

5. Класс точности ±0,25; ±0,5 и ±1,0 % от ВПИ

6. Степень защиты корпуса датчика давления IP65