5.Разработка технической структуры сау.

БП-1

Рис. 4. Техническая структура САУ

В качестве регулирующего устройства выбран ПЛК Ремиконт Р-130.

Рис. 5. 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%.

В ыбор исполнительного механизма

Рис.5.5. ПИМ SAF-03

В качестве исполнительного механизма используем поворотный пневматический привод типа SAF-03 фирмы AMG-Pesch (рис.8).

Основные конструктивные элементы - зубчатая рейка и шестерня - преобразуют прямолинейное движение двух поршней, действующих в противоположных направлениях, во вращательное движение. Зубчатые рейки обоих поршней находятся в контакте с шестерней, которая передает вращательное движение на арматуру. Поршни движутся за счет воздействия на их поверхность сжатого воздуха.

Поперечные усилия, возникающие при перемещении поршней, гасятся направляющими стойками. За счет этого обеспечивается безупречное осевое положение поршней, что в свою очередь благоприятно сказывается на работу поршневых уплотнений и их сроки службы. За счет постоянного рабочего расстояния между рейками и шестерней принцип "зубчатая рейка/шестерня" позволяет достичь равномерную характеристику момента вращения во время переключения.

Пневмоприводы АМG типа SAF 03 работают за счет воздействия сжатого воздуха и пружин. В приводах однократного действия сжатый воздух подается только во внутреннюю камеру. Создаваемое при этом усилие не только двигает арматуру в заданном направлении, но и одновременно натягивает предохранительные пружины для последующего возврата. Правильно рассчитанная пружина в состоянии перевести арматуру в безопасное положение "закрыто" или "открыто" в случае отказа подачи воздуха.

Технические характеристики:

- принцип "зубчатая рейка-шестерня"

- стойки в качестве направляющих поршня

- угол поворота 90°

- управляющее давление от мин. 2 до 10 бар, фильтрованный, сушеный воздух или неагрессивные газы:

- рабочее положение - любое

- устойчиво в промышленной атмосфере

- смазывание постоянное с пластичной смазкой по DIN 51852-K2K-30

- температура окружающей среды от -25°C до +100°C / Opt. -60°C +100°C

- вращающий момент от 3,5 Нм до 7051 Нм

Техническое обслуживание и проверка: Приводы AMG не требуют обслуживания при выполнении следующих условий: привод установлен по инструкции эксплуатации, управляющая среда правильно подготовлена и условия окружающей среды соответствуют указанным.

Выбор блока ручного управления (БРУ)

Рис.5.6. БРУ-5К1

Рис. Блок ручного управления

Предназначен для использования в системах промышленной автоматизации производственных процессов в качестве: - Блока ручного задатчика импульсных сигналов "больше"-"меньше" - Блока ручного управления импульсным исполнительным механизмом

Блоки БРУ-5К1 выполнены в корпусе с передней панелью 48х96.

Область применения:

- Блок управления для ручного переключения управляющих цепей регулятора с автоматического режима управления на ручное и обратно при помощи клавиши на передней панели - Блок управления для дистанционного переключения режима управления ручной/автомат, при помощи внешних сигналов, подаваемых на клеммно-блочный соединитель - Цифровой индикатор технологического параметра, сигнала положения ИМ, в пределах от 0,0 до 100,0 %

Функциональные возможности:

- Цифровая калибровка измерительного канала - Масштабирование шкал измеряемых параметров в произвольных технологических единицах - Цифровая фильтрация - Извлечение квадратного корня - Линеаризация входного сигнала по 16 точкам - Технологическая сигнализация на передней панели отклонения от установок минимум и максимум - Коммутация цепей ручного управления кнопками ">" и "<" с самовозвратом и встроенной электрической блокировкой от одновременного включения - Два светодиодных индикатора на передней панели для индикации состояния ключей ">" и "<" - Светодиодная индикация режима управления ручной/автомат - Сохранение параметров при отключении питания - Защита от несанкционированного изменения параметров - Гальванически разделенный интерфейс RS-485, протокол ModBus RTU (сбор информации, конфигурация)

Технические характеристики:

- Входной аналоговый сигнал: 0-5мА (Rвх=400 Ом), 0(4)-20 мА (Rвх=100 Ом), 0-10В (Rвх=25кОм) - Основная приведенная погрешность измерения: ±0,2% - Количество разрядов цифрового индикатора: 4  - Высота цифр светодиодных индикаторов: 14 мм - Коммутационная способность контактов реле с магнитной блокировкой:                 - постоянный ток … <34 В,  <0,25 А                 - переменный ток … <220 В, <0,25 А - Температура окружающей среды: от -40°С до +70°С - Напряжение питания: 24(±4)В постоянного тока - Ток потребления:  не более  150 мА. - Корпус (ВхШхГ): щитовой 48х96х170 мм DIN43700, IP30. Монтажная глубина: 170 мм. - Масса блока: не более  0,33 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).

В ыбор электропневматического позиционера

В качестве электропневматического позиционера используем SIPART PS2 (Рис.7)

Рис.5.4. ЭПП SIPART PS2

Электропневматические позиционеры SIPART PS2 применяются для регулировки позиции вентилей и клапанов на пневматических поступательных и поворотных приводах. Электропневматический позиционер устанавливает на приводе позицию вентиля, соответствующую заданной величине. Через дополнительные функциональные входы можно запустить блокировку или позицию безопасности клапана. Для этого в основном приборе имеется стандартный двоичный вход.

Особенности:

1. простое управление:

- управление на месте (ручной режим) и конфигурирование прибора через три клавиши управления и удобный, двухстрочный ЖК-дисплей

-программирование через SIMATIC PDM; очень высокое качество регулирования благодаря адаптации Online

2.пренебрежительно малый расход воздуха в стационарном режиме

3.функция "герметизации" (обеспечивает макс. перестановочное усилие на седле вентиля)

4.множество функций может быть активировано простым конфигурированием ( например, характеристики и ограничения)

5.обширные функции диагностики для вентиля или привода

6.только один вариант прибора для поступательных и поворотных приводов

7.не чувствительны к вибрациям благодаря малой подвижной массе

Угол поворота (поворотный привод)	30 ... 100°
Входной сигнал	4 ... 20 мA
Выходной сигнал	1,4 ... 7 бар
Рабочая температура	\ \-30 ... +80 °C