3.5 Выбор технических средств регулирования координат электропривода

Блок-схема технических средств регулирования технологических параметров представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 – Блок-схема средств регулирования технологических параметров

В схеме представлены следующие блоки:

ОР – объект регулирования;

Таблица 10 – Нормы технологического режима

Наименование стадий процесса, аппараты, показатели режима	Ед. изм.	Допустимые пределы	Треб. класс точности	Примечание
Сырьевая емкость сольвента Е-11/1,2 - уровень, в пределах	мм	600 – 1800	1,5	регистрация сигнализация
Колонна ректификации К-2 - уровень куба колонны, в пределах	мм	400 – 1000	1,5	регистрация сигнализация
Конденсатор-холодильник ВХК-1/1,2 - температура дистиллята на выходе, не более	°С	100	2,5	регистрация
Колонна ректификации К-6 - уровень в кубе колонны, в пределах	мм	300 – 800	1,5	регистрация сигнализация
Конденсатор-холодильник ВХК-2 - температура дистиллята на выходе, не более	°С	100	2,5	регистрация
Емкость Е-5, Е-7 - уровень, в пределах	мм	600 – 1800	1,5	регистрация
Аварийная емкость Е-14 - уровень, в пределах	мм	600 – 1800	1,5	регистрация сигнализация
Факельная емкость Е-15 - уровень, не более	мм	600	1,5	регистрация сигнализация
Насосы Н-17, 17а (при работе) - давление нагнетания, не менее	кгс/см2	11	0,5	регистрация сигнализация блокировка
Насосы Н-20, Н-20а (при работе) - давление нагнетания, не менее	кгс/см2	5	0,5	регистрация сигнализация блокировка
Воздушный холодильник ВХ-1 - температура пароконденсата на выходе, не более	°С	75	2,5	регистрация

1 – датчик, служит для преобразования измеренной величины в некоторую промежуточную величину;

2 – нормирующий преобразователь, служит для преобразования промежуточной величины в унифицированный электрический сигнал;

3 – автоматический регулятор;

4 – вторичный измерительный прибор;

5 – станция управления, служит для изменения режимов работы системы регулирования или для изменения управляющего сигнала в ручном режиме управления;

6 – исполнительный механизм, в нашем случае – преобразователь частоты;

7 – регулирующий орган, в нашем случае – электрический привод.

Выберем необходимые элементы системы регулирования.

Нормы технологического режима, по которым выбираем соответствующие средства регулирования технологических параметров, приведены в таблице 10.

В качестве датчика уровня выбираем поплавковый датчик уровня ВБУ 22.900-X/870 [11]. Технические характеристики датчика уровня представлены в таблице 11.

Датчики уровня являются современными элементами автоматики и предназначены для применения в системах управления, контролирующих наполнение и поддержание уровней в резервуарах с различными жидкостями. Коммутирующим элементом датчика уровня является замыкающий геркон, состояние которого определяется положением поплавка датчика с постоянным магнитом внутри.

Расстояние переключения измеряется в рабочем положении датчика уровня от верхней посадочной плоскости датчика уровня до уровня жидкости, имеющей плотность, 1 г/см³. При плотности жидкости менее 1 г/см³ расстояние переключения увеличится. Например, при плотности жидкости 0,5 г/см³, расстояние переключения увеличится на 8-10 мм. Переключение происходит при совпадении положения поплавка с положением геркона.

Рабочее положение датчика уровня – вертикальное, кабелем вверх. Ресурс датчика уровня определяется ресурсом количества переключений геркона [11].

Поплавковые датчики уровня отличаются простотой и универсальностью. В простейшем варианте состоят из поплавка соединенного с механизмом переключения контактов с помощью механической или магнитной связи. Могут устанавливаться как в стенку емкости – горизонтально, так и вертикально – с помощью направляющих. В силу принципа действия и отсутствия электронной части эти датчики устойчивы к неблагоприятным внешним воздействиям.

Таблица 11 – Технические характеристики датчика уровня

Тип	ВБУ 22.900-X/870
Контролируемый уровень, мм	30…820
Воспроизводимость уровня срабатывания	не хуже 1 мм
Коммутируемый ток, не более, А	1
Способ подключения	кабель
Диаметр поплавка, мм	40
Материал корпуса	латунь
Материал поплавка	маслобензостойкий композит
Степень защиты	IP68
Диапазон рабочих температур, °С	-20 – 105

В качестве датчика температуры выбираем датчик температуры ТУДЭ-12М1 [12]. Он предназначен для регулирования температуры жидких и газообразных сред в системах автоматического контроля и регулирования при статическом давлении до 6,4 МРа, а со степенью защиты IР30 – при атмосферном давлении. По защищенности от воздействия окружающей среды устройства имеют исполнения: защищенные от попадания внутрь изделия пыли и воды со степенью защиты IР54, защищенные от попадания внутрь изделия твердых тел со степенью защиты IР30; взрывозащищенные.

Устройства взрывозащищенные должны иметь взрывобезопасный уровень взрывозащиты, вид взрывозащиты – взрывонепроницаемая оболочка, маркировку взрывозащиты 1ЕхdIIВТ4 и могут применяться во взрывоопасных зонах помещений и наружных установках, в которых по условиям эксплуатации могут образовываться взрывоопасные смеси газов или паров с воздухом.

Датчики реагируют замыканием или размыканием контактов при достижении заданного значения температуры.

Технические данные датчика температуры представлены в таблице 12.

Таблица 12 – Технические данные датчика температуры

Тип	ТУДЭ-12М1
Диапазон, °С	0 – 250
Допускаемая основная погрешность срабатывания по шкале задания, %	2,5
Длина чувствительного элемента, мм	251
Степень защиты	IP54

Для оценки величины давления переведем значения давления из таблицы 10, исходя из перевода единиц измерения в систему СИ: Тогда

В качестве датчика давления выбираем датчик давления ТЖИУ406М-100 [13]. Основные преимущества датчиков нового поколения ТЖИУ406М-100 – это повышенная стойкость к перегрузкам, возможность получения выходного сигнала в цифровом формате, расширенная возможность перенастройки диапазонов измерения, самодиагностика датчика в фоновом режиме, возможность дистанционного управления, наличие жидкокристаллического индикатора.

Датчик имеет блок грозозащиты, втроенный жидкокристаллический индикатор. Наличие гасителя пульсаций измеряемого давления. Наличие встроенного фильтра подавления помех в выходном сигнале.

Возможен поворот корпуса электронного блока датчика на ±135º, поворот индикатора на 360º с фиксацией через 90º.

Технические характеристики датчика давления представлены в таблице 13.

В качестве нормирующего преобразователя выбираем универсальный программируемый нормирующий преобразователь YTA110 [14], предназначенный для преобразования сигналов низкого уровня в унифицированный выходной сигнал 4...20 мА.

Таблица 13 – Технические характеристика датчика давления

Тип	ТЖИУ406М-100
Диапазон	от 0-0,04 кПа до 0-100,0 МПа
Основная погрешность, %	0,1; 0,15; 0,25; 0,5
Выходной сигнал, мА	4 – 20
Исполнение	взрывозащищенное
Степень защиты	IP65
Диапазон рабочих температур, °С	-60 – 80

Технические данные нормирующего преобразователя представлены в таблице 14.

Таблица 14 – Технические данные нормирующего преобразователя

Тип	YTA110
Погрешность	± 0,1 % шкалы
Питание	10,5...42 В постоянного тока
Температура окружающей среды	–40...85 °С
Пылевлагозащищенность	IP67
Выходной сигнал	4...20 мА

В качестве автоматического регулятора выбираем контроллер малоканальный многофункциональный регулирующий Ремиконт Р-130 [15]. Он предназначен для построения современных автоматизированных систем управления технологическими процессами и позволяет выполнять оперативное управление с использованием персональных ЭВМ, автоматическое регулирование, автоматическое логико-программное управление, автоматическое управление с переменной структурой, защиту и блокировку, сигнализацию, регистрацию событий.

Технические данные автоматического регулятора Ремиконт Р-130 представлены в таблице 15.

Таблица 15 – Технические данные автоматического регулятора

Тип	Ремиконт Р-130
Выходные сигналы – унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока, мА	0-5, 0-20, 4-20
Входные сигналы – унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока	0-5, 0-20, 4-20 мА; 0-10 В
Объем памяти: ПЗУ ОЗУ ППЗУ	32 кбайт 8 кбайт 8 кбайт
Количество контуров контроля и регулирования	до 4
Время цикла, с	0,2 – 2
Количество алгоблоков	99
Погрешности преобразования, % АЦП ЦАП	±0,4 ±0,5
Время сохранения информации при отключении питания	до 10 лет
Скорость обмена, кбит/с	1,2; 2,4; 4,8; 9,6
Потребляемая мощность контроллера	до 15 В·А
Электрическое питание	220 В или 240 В частотой 50 Гц
Условия эксплуатации: температура, °С, влажность при температуре до 35 °С	1 – 45 до 80 %

В качестве вторичного измерительного прибора выбираем вторичный прибор А502 [4]. Технические данные прибора представлены в таблице 16.

Таблица 16 – Технические данные вторичного измерительного прибора

Тип	А502
Входной сигнал, В	0…10
Пределы измерения, °С	0…200
Класс точности	1,5

В качестве станции управления выбираем блок управления Siemens Simatic C7-613 [16]. Он предназначен для решения задач, требующих применения центрального процессора с высокой скоростью обработки информации и реализации простейших функций человеко-машинного интерфейса. Блок оснащен центральным процессором CPU 313C и 4-строчечным текстовым дисплеем, клавиатурой, а также набором встроенных дискретных и аналоговых входов и выходов. Панель оператора программируется из среды S7 с использованием программного обеспечения.

Контроллер Simatic C7-613 оснащен встроенными каналами ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов. На уровне операционной системы центрального процессора он способен поддерживать функции скоростного счета, измерения частоты или периода следования импульсов, широтно- или частотно-импульсной модуляции, а также ПИД-регулирования.

Наличие микро карты памяти обеспечивает возможность использования программ большого объема и необслуживаемого сохранения данных при перебоях в питании контроллера без использования буферной батареи.

Встроенная панель оператора позволяет:

а) выполнять просмотр оперативных и сохраненных ранее сообщений;

б) выполнять ввод-вывод значений параметров: на дисплее могут отображаться состояния флагов, входов и выходов, таймеров и счетчиков и модифицироваться с клавиатуры;

в) выполнять определение назначения клавиш;

г) устанавливать парольную защиту доступа к операциям мониторинга и оперативного управления.

В список основных функций блока управления Simatic C7-636 входят:

а) плановое включение и отключение;

б) аварийное отключение электрооборудования;

в) текущие значения измеряемых величин;

г) контроль эксплуатационных параметров электрооборудования;

д) диагностические сообщения о неисправностях;

е) контроль и учет потребленной электроэнергии;

ж) цветная графическая визуализация контролируемых процессов и электрооборудования.

Технические данные станции управления приведены в таблице 17.

Таблица 17 – Технические данные станции управления Simatic C7-613

Тип	Siemens Simatic C7-613
Номинальное напряжение питания Uном, В	24
Допустимое напряжение питания Uдоп, В	20,4...28,8
Номинальный потребляемый ток Iном, А	0,35
Пусковой ток (максимальное значение) Iпуск, А	9
Номинальная рассеиваемая мощность Pрас, Вт	11
Память	есть