4. Выбор технических средств

4.1. Описание устройств измерения и контроля

Согласно ГОСТ IEC 60079-30-2-2011 аппаратура управления и контроля должна обеспечивать ограничение температуры, контроль коротких замыканий цепи распределенного электронагрева, защиту от сверхтоков и остаточного тока и отключение системы.

Электронные контроллеры должны быть сгруппированы в общем шкафу, который должен соответствовать требованиям и классификации взрывоопасных зон. Контроллеры необходимо установить таким образом, чтобы обеспечить свободный и легкий доступ к ним для технического обслуживания и поверки.

Число и местонахождение датчиков определяются критериями разработки технологического процесса.

Датчики должны быть установлены в точках, представительных для поддерживаемой температуры.

Если два или более кабеля электронагревателя пересекаются или соединяются, датчики должны быть установлены на расстоянии 1-1,5 м от соединения.

Если цепь электронагревателя включает в себя теплоотводы трубопровода и технологические теплоотводы или источники тепла, датчик должен быть установлен на секции трубопровода в системе примерно на расстоянии 1-1,5 м от технологического теплоотвода или источников тепла.

Если цепь нагрева трубопровода проходит через зоны с разной температурой окружающей среды (например, внутри и снаружи отапливаемого здания), для нормального регулирования температуры трубопровода могут потребоваться два датчика и связанные с ними устройства управления.

В сложных трубопроводах необходимо оценить модели циркуляции продукта для всех возможных условий, прежде чем выбрать место для датчика.

Температурный датчик для регулирования должен быть установлен таким образом, чтобы избежать прямого воздействия на него температуры от электронагревателя. Датчик должен быть надежно закреплен для обеспечения хорошего термического контакта с обогреваемым объектом.

Температурная чувствительность некоторых технологических материалов и некоторых типов материалов трубопровода может потребовать применения устройства регулирования и устройства определения высокой температуры. Датчик устройства регулирования следует устанавливать под углом не менее 90° к окружности электронагревателя. Датчик высокой температуры может находиться в непосредственной близости от электронагревателя и иметь уставку на уровне максимально допустимой температуры для материала или системы без запаса надежности.

4.1.1. Контроллер программируемый логический плк 160

Описание назначения ПЛК 160.

Контроллер предназначен для:

- измерения аналоговых сигналов тока или напряжения и преобразования их к выбранной пользователем физической величине;

- измерения дискретных входных сигналов;

- управление дискретными (релейными) выходами;

- управление аналоговыми выходами;

- прием и передачу данных по интерфейсам RS-485, RS-232, Ethernet;

- выполнение пользовательской программы по анализу результатов;

- измерения дискретных и аналоговых входов, управления дискретными входами и выходами, передачи и приему данных по интерфейсам RS-485, RS-232, Ethernet.

Контроллер может применяться для создания систем автоматизированного управления технологическим оборудованием в энергетике, на транспорте, в т.ч. железнодорожном, в различных областях промышленности, жилищно-коммунального и сельского хозяйства.

Контроллер может быть применен на промышленных объектах, подконтрольных Ростехнадзору.

Логика работы контроллера определяется потребителем в процессе программирования контроллера. Программирование осуществляется с помощью программного обеспечения CoDeSys 2.3 (версии 2.3.9.9). При этом поддерживаются все языки программирования, указанные в МЭК 61131-3.

Для удобства пользователя на компакт-диске реализована система навигации по структуре пакета пользовательских документов и программных средств для контроллера, позволяющая вызывать и просматривать необходимые документы и устанавливать программное обеспечение, необходимое для функционирования контроллера.

Контроллер может быть использован как:

- специализированное устройство управления выделенным локализованным объектом;

- устройство мониторинга локализованного объекта в составе комплексной информационной сети;

- специализированное устройство управления и мониторинга группой локализованных объектов в составе комплексной информационной сети.

Описание вычислительных ресурсов ПЛК 160.

В контроллере изначально заложены мощные вычислительные ресурсы при отсутствии операционной системы:

- высокопроизводительный процессор RISC архитектуры ARM9, с частотой 180МГц компании Atmel;

- большой объем оперативной памяти - 8МБ;

- большой объем постоянной памяти - Flash память, 4МБ;

- объем энергонезависимой памяти, для хранения значений переменных до 16КБ;

- время цикла по умолчанию составляет 1мс при 50 логических операциях, при отсутствии сетевого обмена.

Описание дополнительных сведений о ПЛК 160.

Широкие возможности самодиагностики контроллера.

Встроенный аккумулятор, позволяющий «пережидать» пропадание питания - выполнять программу при пропадании питания, и переводить выходные элементы в «безопасное состояние». Время «пережидания» настраивается пользователем при создании проекта. Встроенные часы реального времени.

Возможность создавать и сохранять архивы на Flash контроллера.

Описание условий эксплуатации ПЛК 160.

Расширенный температурный рабочий диапазон окружающего воздуха: от минус 10 °С до +50 °С.

Закрытые взрывобезопасные помещения или шкафы электрооборудования без агрессивных паров и газов.

Верхний предел относительной влажности воздуха - 80 % при 25 °С и более низких температурах без конденсации влаги.

Атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа.

По устойчивости к климатическим воздействиям при эксплуатации ПЛК160 соответствует группе исполнения В4 по ГОСТ 12997-84..

По устойчивости к механическим воздействиям при эксплуатации ПЛК160 соответствует группе исполнения N2 по ГОСТ 12997.

По устойчивости к воспламенению и распространению пламени FV1 корпус контроллера соответствует ГОСТ Р 51841.

Описание конструктивных особенностей ПЛК 160.

Контроллеры выполнены в компактном DIN-реечном корпусе. Габаритные и установочные размеры отличаются в зависимости от модификации, и приведены в конце раздела.

Расширение количества точек ввода\вывода осуществляется путем подключения внешних модулей ввода\вывода по любому из встроенных интерфейсов.

Описание электрических параметров ПЛК 160.

Два варианта питания для каждого контроллера:

- переменный ток: (90-265)В, (47...63)Гц;

- постоянный ток: (18-29)В.

Небольшая потребляемая мощность до 10Вт.

Значения максимально-допустимых токов для входов и выходов контроллера представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Значения максимально-допустимых токов для дискретных и аналоговых входов/выходов

Контроллер	ПЛК160
Дискретные входы, А	16
Дискретные выходы, А	12
Аналоговые входы, А	8
Аналоговые выходы, А	4

Все дискретные входы контроллера измеряют сигнал 24В. Тип сигнала может быть как n-p-n, так и p-n-p.

Количество «быстрых» дискретных входов зависит от модификации контроллера.

Дискретные выходы типа: Р - реле. Количество быстрых дискретных выходов зависит от модификации контроллера. «Быстрые» аналоговые входы, для подключения унифицированных датчиков тока, напряжения. Дискретные выходы контроллеров данной линейки могут быть настроены на выдачу ШИМ, или генератора с высокой точностью.

Аналоговые выходы могут быть:

- по току 4-20мА;

- по напряжению 0-10В;

- универсальные - программно переключаемые ток\напряжение.

Описание интерфейсов и протоколов ПЛК 160.

Все контроллеры данной линейки имеют большое количество интерфейсов на борту, работающих независимо друг от друга:

- Ethernet;

- до трех последовательных портов;

- USB Device для программирования контроллера.

Описание поддерживаемых интерфейсов представлено в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Поддерживаемые интерфейсы и протоколы.

Протокол	Интерфейс	Применение
ОВЕН	RS-232 RS-485	Поддержка модулей ОВЕН Мх110. Работа в сетях ОВЕН совместно с ТРМ2хх, ТРМ151, ТРМ148, ТРМ133 и т.д.
Modbus RTU Modbus ASCII	RS-232 RS-485	Поддержка модулей ввода/вывода и операторских панелей, связь со SCADA-системами
Modbus TCP	Ethernet 10/100 Mbps	Поддержка модулей ввода/вывода, например ADAM-6000, связь со SCADA-системами
DCON	RS-232 RS-485	Поддержка модулей ввода/вывода I-7000, АDAM-4000, операторских панелей
GateWay (протокол CoDeSys)	RS-232 Ethernet 10/100 Mbps USB-Device	Программирование контроллера, отладка пользовательской программы (в т.ч. высокоскоростная отладка в режиме Realtime по Ethernet). Работа с файлами на встроенном Flash-диске. Связь с контроллерами других производителей, сделанных на базе CoDeSys. Работа с OPC-сервером CoDeSys
Mass Storage Device	USB-Device	Представление Flash-диска ПЛК как внешнего файлового накопителя. Работа с файлами архивов данных и файлами проекта

Также в контроллерах данной линейки поддержана возможность работы по любому нестандартному протоколу по любому из портов, что позволяет подключать устройства с нестандартным протоколом (электро-, газо-, водосчетчики, считыватели штрих - кодов и т.д.).

Описание программирования ПЛК 160.

Программирование контроллеров осуществляется в профессиональной, распространенной среде CoDeSys v.2.3.x, максимально соответствующей стандарту МЭК 61131:

- поддержка 5 языков программирования, для специалистов любой отрасли;

- мощное средство разработки и отладки комплексных проектов автоматизации на базе контроллеров;

- функции документирования проектов;

- количество логических операций ограничивается только количеством свободной памяти контроллера;

- практически неограниченное количество используемых в проекте счетчиков, триггеров, генераторов.

Описание отличительных особенностей ПЛК 160.

Небольшое количество точек ввода\вывода.

Расширенное количество интерфейсов «на борту» контроллеров.

Наличие порта Ethernet.

Поддержка протоколов обмена ModBus (RTU, ASCII), ОВЕН, DCon.

Возможность работы напрямую с портами контроллера, что позволяет подключать внешние устройства с нестандартными протоколами.

Контроллер имеет встроенные часы, что позволяет создавать системы управления с учетом реального времени.

Встроенный аккумулятор, позволяющий организовать ряд дополнительных сервисных функций: возможность кратковременного пережидания пропадания питания, перевод выходных элементов в безопасное состояние.

Наличие Flash памяти позволяет организовывать архивирование данных на самом ПЛК.

Описание помехоустойчивости и помехоэмиссии ПЛК 160.

1.Контроллер отвечает требованиям по устойчивости к воздействию помех в соответствии с ГОСТ Р 51841 и ГОСТ Р 51522 для оборудования класса А.

2. По уровню излучения радиопомех (помехоэмиссии) контроллер соответствует нормам, установленным для оборудования класса Б по ГОСТ Р 51318.22 (СИСПР 22–97).

3. Контроллер устойчив к колебаниям и провалам напряжения питания:

- для переменного тока в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51317.4.11;

- для постоянного тока в соответствии с ГОСТ Р 51841 – длительность прерывания до 10 мс включительно, длительность интервала от 1 с и более.

4. Контроллер устойчив к воздушному электростатическому разряду ± 8 кВ.

5. Контроллер устойчив к радиочастотному электромагнитному полю напряженностью до 10 В/м в полосе частот от 80 до 1000 МГц.

6.Порты питания контроллера устойчивы к наносекундным импульсным помехам напряжением до 2 кВ.

7.Порты ввода-вывода контроллера устойчивы к наносекундным импульсным помехам напряжением до 1 кВ.

8.Порты питания контроллера устойчивы к микросекундным импульсным помехам большой мощности напряжением до 2 кВ.

9. Порты ввода-вывода контроллера устойчивы к микросекундным импульсным помехам большой мощности напряжением до 1 кВ.

10.Порты питания и ввода-вывода контроллера устойчивы к кондуктивным помехам с уровнем 10 В в полосе частот от 150 кГц до 80 МГц.

Рис. 4.1 Расположение контактов для подключения внешних цепей