3. Регулятор микропроцессорный «пролог 101»

Устройство управляющее, микропроцессорное ПРОЛОГ 101 (в дальнейшем устройство) предназначено для применения в системах автоматического управления пароводогрейными котлоагрегатами типа АВ и АПВ и других аналогичных объектов.

Устройство рассчитано на эксплуатацию в закрытых взрывобезопасных помещениях.

Основные функции, выполняемые устройством

1) Преобразование в дискретную форму специальных входных сигналов от датчика пламени запальника, от датчика пламени горелки, от электродных датчиков уровня.

2) Аналого-цифровое преобразование сигналов от термопреобразователей сопротивления, сигнала постоянного тока, параметров настройки канала регулирования.

3) Формирование выходных сигналов для управления магнитными пускателями двигателей, отсечными устройствами на линиях подачи топлива, искрообразующим устройством, исполнительным механизмом подачи топлива и воздуха.

4) Перевод управления электродвигателей вентилятора, горелки, паровой задвижки, насосов в режим опробования.

5) Установка по выбору одного из 6-ти режимов работы агрегата по виду топлива и характеру нагрузки.

6) Контроль входных сигналов, формирование программных выдержек времени и выходных команд для пуска агрегата в последовательных состояниях устройства: запуск подготовлен, предварительная вентиляция, розжиг запальника, розжиг горелки, прогрев.

7) Формирование выходных команд для эксплуатации агрегата в рабочем режиме, в том числе: импульсное открытие паровой задвижки, регулирование основного параметра по ПИ-алгоритму, переключение выходных цепей дополнительного регулятора для управления подачей воздуха в зависимости от содержания кислорода в дымовых газах, регулирование температуры горячей воды в зависимости от температуры наружного воздуха.

6) Дублирование в рабочем режиме сигналов управления отсечными устройствами на линиях подачи топлива (защита агрегата).

9) Нормирование выходных команд для останова агрегата и перевода его в "горячий резерв" при достижении предельного давления пара или предельной температуры воды.

10) Формирование выходных команд для самозапуска агрегата из состояния "горячий резерв".

11) Формирование выходных команд для останова агрегата в режиме "сброс".

12) Двухпозиционное регулирование уровня воды.

13) Индикация входных дискретных сигналов; входных аналоговых сигналов, параметров настройки, основных режимов и состояний устройства, причин отключения и остановов агрегата, предупредительная индикация и индикация неисправностей устройства.

14) Диспетчерская сигнализация об основных состояниях устройства.

Технические данные

Количество, вид и параметры входных сигналов приведены в табл.1.

Таблица 1.

Количество сигналов	Вид сигнала	Параметры сигнала
1	2	3
24	Изменение состояния контактных или бесконтактных ключей (логический ноль – ключ разомкнут, логическая единица – ключ замкнут)	Коммутирующая способность ключа не менее, от 0,5 мА до 0,15 мА при напряжении постоянного тока в пределах от 3 до 27 В. Сопротивление ключа в замкнутом состоянии – не более 10 Ом, а разомкнутом не менее 100 кОм.
1	Сигнал постоянного тока 0-10 В или 0-5 мА, или 0-20 мА	Входное сопротивление для сигнала 0-10 В не менее 30 кОм. Сигналы 0-5 мА и 0-20 мА подключаются при установлении шунтов 2 кОм и 500 Ом соответственно
2	Сигнал от термопреобразователясопротивления ТСМ с градуировкой 50М и 100М	Номинальный диапазон – изменение сопротивления преобразования, соответствующее изменению температуры на 100оС
1	Сигнал от ионизационного датчика пламени запального устройства, обеспечивающего несимметрическую проводимость ионизированной пламенем среды.	Отношения прямого тока к обратному не менее 4-х при наличии пламени
1	Сигнал напряжения постоянного тока от фотоэлектрического датчика факела горелки	От минус 1,5 В до минус 10 В постоянного тока при наличии факела
4	Сигнал от электродных датчиков уровня	Сопротивление между электродом и корпусом датчика более 300 кОм – в паровой среде, не более 10 кОм - -в водяной среде
1	Сигнал от указателя положения исполнительного механизма (сервомотора) Сигнал переменного тока, индукционного датчика Сигнал от реастатного датчика	Изменение напряжения 0 –0,5 В Изменение сопротивления не менее, чем на 75 Ом в пределах от 0 до 250 Ом

3.2. Выходные сигналы устройства и параметры нагрузки приведены в табл.2.

Таблица 2.

Количество выходов	Вид сигнала	Вид и параметры нагрузки
20	Изменение состояния выходных контактов реле	Коммутируемое напряжени 6 – 220 В постоянного и переменного тока; коммутируемый ток 0,001 – 0,25А при активно–индуктивной нагрузке с cosφ0,3; 0,001-2А при активной нагузке. Мощность коммутируемая контактом120ВА
1	Импульсы тока частотой питания для управления катушкой зажигания	Катушка зажигания типа В115 или аналогичная
2	Напряжение постоянного тока 0 + 0,5; (242,4)В или импульсы этого напряжения для управления пусковыми устройствами исполнительных механизмов	Активная составляющая сопротивления нагрузки не менее 160 Ом

Устройство и работа

Конструкция

Устройство состоит из трех заключенных в металлические корпуса блоков: блока программно-логического - БПЛ, блока защиты и управления - БЗУ и блока реле - БР. Блоки объединены в устройство рамой, электрические связи между блоками осуществляются с помощью гибких плоских жгутов оканчивающихся вилками штепсельных разъемов. Устройство рассчитано на щитовой утопленный монтаж на вертикальной плоскости. Каждый из блоков, входящих в устройство, состоит из шасси, передней панели и задней панели. На задней панели блока БПЛ размещены штепсельный разъем с 50-ю клеммами и штепсельный разъем c 32-мя клеммами, к которым подключаются плоские жгуты от блоков БЗУ и БР. На задней панели блока БЗУ размещены: плоские штепсельные разъемы с 50-ю клеммами и с 32-мя клеммами для подключения межблочных соединителей, вилка Х2 и розетка X1 штепсельных разъемов с 24-мя, клеммами для подключения входных внешних цепей, четырехконтактный разъем для подключения питания к блоку.

На задней панели блока реле расположены: плоский штепсельный разъем XС с 32-мя клеммами для подключения межблочного соединителя от блоков БПЛ и БЗУ; штепсельный разъем ХЗ с 45-ю клеммами для подключения выходных внешних цепей и цепей питания устройства; закрытые откидывающейся крышкой, переключатели вида топлива, режима работы, выбора резервного насоса, винт для заземления устройства.

На шасси блока БПЛ размещены: модуль источника питания ME-16, цифровой модуль типа МС-16, буферный модуль типа МВ-16.

На шасси блока БЗУ размещены: два модуля питания типа МЕ-17 аналоговый модуль типа МA-I7, буферный модуль типа МВ-17.

На шасси блока реле размещены: модуль питания типа MЕ-I8, генератор импульсов МГ-18 для управления катушкой зажигания и 21 реле.

На передних панелях блоков размещены дисплейные индикаторы, светодиодные индикаторы, органы управления и стрелочный индикатор.

Органы настройки и контроля.

" Н а передней панели блока БПЛ (рис. 6) расположены: 8-ми разрядный цифровой индикатор (дисплей), кнопки "", " "служащие для переключения режимов работы дисплея, просмотра состояния дискретных датчиков, просмотра величин аналоговых сигналов, просмотра и настройки параметров канала регулирования; светодиодные индикаторы: " " индицирующий состояние дискретного датчика, и "", индицирующий состояние блока БПЛ.

Потенциометры для настройки параметров канала регулирования.

В модуле MB 16 расположены потенциометры 100 и 10 В для настройки опорного напряжения и преобразователя напряжения в частоту. Доступ к этим потенциометрам осуществляется после извлечения блока из корпуса.

Рис. 6 Передняя панель блока БПЛ

На передней панели блока БЗУ (рис. 7) расположены:

- переключатель " - " и кнопки "'', "", служащие для переключения режимов управления и для ручного управления;

- кнопки ''1" (пуск) и "0" (стоп), служащие для пуска и останова агрегата;

- стрелочный указатель положения исполнительного механизма " ";

- светодиодные индикаторы "" и "" работы импульсных выходов;

- светодиодные индикаторы ''1"и "0", сигнализирующие наличие сигналов "Пуск" или "Стоп'';

- светодиодный индикатор " " нарушения изоляции ионизационного датчика пламени запальника;

- светодиодный индикатор " " короткого замыкания на корпус электрода, контролирующего уровень воды низкий аварийный;

- светодиодный индикатор "" выключения сети, имевшего место до включения, или восстановления сетевого питания;

- светодиодный индикатор "–" нарушения питания датчиков защиты;

- светодиодный индикатор "" наличия пламени запальника;

- светодиодный индикатор наличия факела;

потенциометры:

"0", "100%" - для установки нуля шкалы и 100 % шкалы указателя положения исполнительного механизма;

" " - для установки чувствительности (порога срабатывания) канала контроля наличия факела;

" " - для оперативного изменения сигнала задания при регулировании основного параметра.

Рис. 7 Передняя панель блока БЗУ

На передней панели блока реле (рис. 8) расположены: 5-разрядный буквенный индикатор (дисплей) для сигнализации состояний агрегата: "РАБОТА", "ГОР.Р" (горячий резерв), "СБРОС" (авария), "ОПРОБ" (опробование),

светодиодные индикаторы:

- включения вентилятора;

- осуществления подпитки котла водой;

- положения переключателя выбора резервного насоса;

- положение переключателей режима "вода";

- положение переключателей режима "пар";

- положение переключателя вида топлива "газ";

- положение переключателя вида топлива "мазут".

Рис. 8 Передняя панель блока реле

Работа устройства.

В целом устройство ПРОЛОГ101 представляет собой сочетание многотактного логического автомата с автоматическим ПИ - регулятором процесса.

Алгоритм функционирования содержится в постоянной памяти (ПЗУ) микроЭВМ и не может быть изменен пользователем. Параметры настройки канала регулирования могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Входные сигналы, от которых зависит отсечка топлива, т.е. безопасность эксплуатации котлоагрегата, одновременно обрабатываются логической схемой защиты безотносительно к программным операциям и последовательно "опрашиваются" в микроЭВМ, где программно формируются выходные команды управления.

МикроЭВМ блока БПЛ с циклом порядка 0,64 с сравнивает состояние входных сигналов с "записанным" в ее памяти на каждом временном этапе программы, в случае нормального состояния этих сигналов, т.е. совпадающего с предписанным состоянием, формирует последовательности команд для пуска, розжига, прогрева, автоматического регулирования, перехода, в "горячий резерв", самозапуска из состояния "горячий резерв", а также для останова кнопкой ''Стоп".

В случае несовпадения состояния входных сигналов с предписанным, программное устройство запрещает проведение пусковых операций, а после розжига закрывает подачу топлива и формирует команду для останова агрегата, индицируя при этом причину останова. Одновременно схема защиты закрывает подачу топлива по дублирующему каналу защиты.

МикроЭВМ блока БПЛ также контролирует соответствие своих команд управления отсечными клапанами и команд защитного канала, при несоответствии индицируется информация о неисправности устройства.

Автоматическое регулирование подачи топлива - воздуха, осуществляется по пропорционально-интегральному (ПИ импульсному закону). В водогрейном, и пароводогрейном режимах регулятором поддерживается по выбору эксплуатации заданная постоянная температура воды или реализуется отопительный график, т.е. заданная зависимость температуры горячей воды от температуры наружного воздуха.

При работе в паровом режиме и использовании датчика давления пара с выходным сигналом постоянного тока (0-5 мА, 0-20 мА или 0-10 В) поддерживается постоянно заданное значение давления. В процессе регулирования параметр (температура в ⁰С или сигнал датчика в %) показывается в цифровой форме на дисплее.

При подключении дискретных датчиков температуры или давления пара с релейно-контактным выходом – регулирование импульсное, причем частота следования импульсов для управления исполнительным механизмом определяется параметрами настройки канала регулирования, устанавливаемыми при наладке.

Устройство предусматривает возможность подключения дополнительного регулятора и исполнительного механизма для отдельного регулирования подачи воздуха и других теплотехнических параметров. При этом исполнительный, механизм подачи воздуха дополнительного регулятора во время пусковых и остановочных операций управляется сигналами устройства ПРОЛОГ101 и двигается синхронно с механизмом топлива, а в рабочем режиме управления автоматически передается дополнительному регулятору. При подключении свободно программируемого регулятора ПРОТАР возможности устройства существенно расширяются.

Регулирование уровня осуществляется в паровом и пароводогрейном режимах путем формирования сигнала на подпитку котлоагрегата водой. При наличии сигнала на подпитку и отсутствии давления питательной воды устройство формирует команду на включение резервного насоса. Если через 60 с после этого давление не достигает нормальной величины, то устройство отключает агрегат, формируя сигнал "СБРОС".

Автоматическое управление пуском котлоагрегата устройство производит, если все входные сигналы имеют нормальное состояние для данного режима работы котла, например, паро-водогрейного при газовом топливе. Это состояние индицируется надписью "запуск подготовлен". При нажатии кнопки ПУСК устройство формирует определенную последовательность выходных сигналов.

В случае несоответствия входных сигналов на каждом этапе пуска устройство формирует сигнал СБРОС, указывает причину прекращения пусковых операций, осуществляет послеостановочную вентиляцию и формирует другие выходные сигналы.

При "нормальном" пуске устройство, перемещая исполнительный механизм короткими импульсами, выводит его на нижнюю границу рабочих нагрузок агрегата (условно 40%) и управляет прогревом в течение 45 минут или до достижения регулируемыми параметрами заданного "нижнего значения", после чего устройство переходит в режим регулирования основного параметра, причем исполнительный механизм может находиться в любом положении между нижней границей диапазона регулирования и полным открытием регулирующего органа. Эти границы устанавливаются концевыми выключателями исполнительного механизма.

При снижении нагрузки и повышении параметра (температуры или давления пара) до предельного значения устройство останавливает агрегат, переводит в состояние "горячий резерв", формируя сигнал "ГОР.Р".

При исчезновении сигнала о предельном параметре, снижения его величины до "нижнего" значения и нормальном состоянии остальных сигналов устройство осуществляет автоматический пуск агрегата без вмешательства персонала.