2 Локальная система автоматического регулирования соотношения расходов газа и воздуха на закалочную печь стана 5000

Данная система автоматического регулирования (САР) соотношения расхода газа и воздуха в закалочной печи стана 5000 предназначена для поддержания определенной температуры в закалочной печи стана 5000 (рис. 3).

Рисунок 3-Локальная САР регулирования соотношения расходов газа и воздуха в закалочной печи стана 5000

Сигнал 4-20 мА, с расходомеров EJX-130A 3а и 6а, поступают в Simatic S7-400, в котором содержится задание на расход газа и воздуха. Контроллер сравнивает эти сигналы и рассчитывает сигнал рассогласования. Если он не равен нулю, то контроллер вырабатывает управляющее воздействие 4-20 мА, которое поступает на клапана Smart 787 3б и 6б. Клапана в свою очередь изменяют подачу газа и воздуха в соответствии с сигналом управления.

Корректирующими сигналами являются показания с термометров сопротивления PT100-L 5а,8а, датчиков давления EJA530A 4а и 7а, с термопары Siemens PT 100 1а.

Схемой предусмотрен контроль наличия пламени датчиком UVS5 2а. Если при подаче газа и воздуха зафиксируется отсутствие пламени, то контроллер вырабатывает управляющий сигнал на изменение подачи.

3 Описание кип и а локальной сар соотношения расходов газа и воздуха на закалочную печь стана 5000

Датчик перепада давления Yokogawa EJX130A

Датчик перепада давления EJX130A (рис. 4) предназначен для измерения расхода (при диафрагменном методе измерения), использующий в качестве чувствительного элемента монокристаллический кремниевый резонатор, для измерения уровня и плотности гидростатическим методом при высоком статическом давлении. Благодаря функции измерения рабочего давления одновременно может работать также как сигнализатор давления. В качестве упругого элемента используется кремниевая диафрагма, на которой расположены два чувствительных элемента. Чувствительные элементы - резонаторы расположены так, что их деформации отличаются по знаку при приложении разности давлений к сенсору электронного преобразователя. Возбуждение колебаний и передача частоты механических колебаний в электрический, частотный сигнал происходят путем помещения двухконтурных резонаторов в постоянное магнитное поле и пропускания переменного электрического тока через тело резонатора в контуре возбуждения. Благодаря эффекту электромагнитной индукции, в измерительном контуре возникает переменная ЭДС с частотой, равной частоте колебаний резонатора измерительного контура.

Рисунок 4 - Датчик перепада давления EJX130A

Характеристики:

• выходной сигнал 4 – 20 мА с функцией цифровой связи;

• диапазон допустимых температур:

1. измеряемой среды: -40…120 °С;

2. окружающей среды: -45…85 °С (с индикатором -30…80 °С).

• конструктивное исполнение:

1. пылевлагозащищённое;

2. искробезопасное;

3. взрывонепроницаемое.

• межповерочный интервал – 5 лет;

• диапазон измерения давление:

1. капсула М: от -100 до 100 кПа;

2. капсула Н: от -500 до 500 кПа.

• погрешность измерений ± 0,04 % шкалы.

Цена: 45 000 руб.

Датчик давления Yokogawa EJА530А

Датчик избыточного давления EJА530А (рис. 5) ввертного типа предназначен для измерения давления жидкости газа или пара, использующий в качестве чувствительного элемента кремниевый резонатор – собственную уникальную разработку фирмы Иокогава. Его выходной сигнал 4 - 20 мА постоянного тока соответствует величине измеренного давления. Датчик позволяет осуществлять дистанционный контроль и установку параметров посредством цифровой связи с BRAIN или HART®275 коммуникатором и хост-компьютерами CENTUM CS™, µXL™.

Рисунок 5 - Датчик избыточного давления EJА530А

В зависимости от знака приложенного давления резонатор растягивается или сжимается, в результате чего частота его собственных механических колебаний соответственно растет или уменьшается. Колебания механического резонатора в постоянном магнитном поле преобразуются в колебания электрического контура, и, в итоге, на выходе чувствительного элемента получается цифровой (частотный) сигнал, точно отражающий величину измеряемого давления.

Характеристики:

• погрешность измерений (базовая точность калиброванной шкалы):

1. ± 0,2% от шкалы;

2. ± 0,075% от шкалы (при использовании опции /HAC для капсул A, B, C);

3. ± 0,12% от шкалы (при использовании опции /HAC для капсул D).

• максимальное рабочее давление:

1. капсула A: 200 кПа;

2. капсула B: 2 МПа;

3. капсула C: 10 МПа;

4. капсула D: 50 МПа.

• максимальное избыточное давление:

1. капсула A, B: 4 МПа;

2. капсула C: 20 МПа;

3. капсула D: 60 МПа.

• выходной сигнал: 4 - 20 мА с функцией цифровой связи по BRAIN или HART;

• допустимая температура рабочей среды: от минус 40 до плюс 120 °С;

• допустимая температура окружающей среды:

1. от минус 45 до плюс 85 °С (без индикатора);

2. от минус 30 до плюс 80 °С (с индикатором).

• напряжение питания:

1. от 10,5 до 42 В постоянного тока для датчика общего назначения и взрывозащищенного исполнения;

2. от 10,5 до 32 В постоянного тока для датчика со встроенным грозозащитным разрядником;

3. от 10,5 до 30 В постоянного тока для искробезопасного исполнения;

4. минимальное напряжение ограничивается 16,4 В постоянного тока.

Термометр сопротивления PT-100-L

Измерительный резистор (рис. 6) при температурных колебаниях изменяет свое электрическое сопротивление. Это сопротивление PT-100 или преобразованный выходной сигнал измерительного преобразователя (от 4 до 20 мА) можно использовать для измерения температуры при помощи устройства формирования сигнала или с помощью переключателя предельного значения для определения точки переключения.

Рисунок 6 - Термометр сопротивления PT-100-L

Электрическая проводимость металла (в этом случае платина) основывается на движимости электронов проводимости. С повышением температуры происходит усиленное колебание атомов металлической решетки вокруг положения покоя и, таким образом, препятствуют электронам проводимости, текущим к плюсовому полюсу источника напряжения. Это препятствие вызывает сопротивление, находящееся в линейной зависимости по отношению к температуре.

Для образования выходного сигнала на PT-100 подается постоянный измерительный ток (=1 мА). Сопротивление PT-100 вызывает перепад напряжения (U = R*I), из которого можно формировать сигнал.

Двухпроводниковый измерительный преобразователь устанавливается в головке - J только по желанию клиента. Следует обратить внимание на то, что при этом возможно только одинарное подключение.

Измерительный преобразователь преобразует зависимое от температуры сопротивление в стандартный сигнал в пределах от 4 до 20 мА. Этот сигнал можно без помех передавать на большие расстояния.

Технические характеристики:

• измерительный вход - PT 100 ( DIN EN 60751);

• пределы диапазона измерения - от минус 50 до 150 °С;

• предел температуры окружающей среды: от минус 20 °С до 85 °С;

• тип подключения: двухпроводная схема;

• наименьший диапазон измерения 25 К;

• наибольший диапазон измерения 1050 К;

• измерительный ток: меньше/равно 0,5 мА;

• частота измерения: непрерывное измерение;

• выходной сигнал: постоянный ток 4–20 мА;

• питание: постоянный ток 7.5-30 В.

ПЛК Simatic S7 400

SIMATIC S7-400 (рис. 7) – это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации средней и высокой степени сложности.

Рисунок 7 - Программируемый логический контроллер Simatic S7 400

Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, гибкие возможности расширения, мощные коммуникационные возможности, простота создания распределенных систем управления и удобство обслуживания делают SIMATIC S7-400 идеальным средством для решения практически любых задач автоматизации. Он может комплектоваться широким спектром модулей, устанавливаемых в монтажных стойках в любом порядке. Система включает в свой состав :

• модули блоков питания (PS): используются для подключения SIMATIC S7-400 к источникам питания:

1. переменного 24/ 48/ 60/120/ 230 В;

2. постоянного 120/ 230 В.

• модули центральных процессоров (CPU): в составе контроллера могут использоваться центральные процессоры различной производительности. Все центральные процессоры оснащены встроенными интерфейсами MPI и PROFIBUS DP, некоторые модели – встроенным интерфейсом PROFINET. При необходимости, в базовом блоке контроллера может быть использовано до четырех центральных процессоров;

• сигнальные модули (SM): для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов. Коммуникационные модули (CP): для организации последовательной передачи данных через PtP интерфейс, построения систем распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS DP и PROFINET IO, обмена данными через промышленные сети PROFIBUS, PROFINET и Industrial Ethernet, а также через Internet;

• функциональные модули (FM): для решения типовых задач управления, к которым можно отнести скоростной счет, позиционирование, автоматическое регулирование и т.д.;

• интерфейсные модули (IM): для построения систем локального и распределенного ввода-вывода;

• модули SIMATIC S5: все модули ввода-вывода контроллеров SIMATIC S5-115U/-135U/-155U могут устанавливаться в соответствующие стойки расширения SIMATIC S5. Кроме того, модули специального назначения IP и WF могут использоваться как в стойках SIMATIC S5, так и в базовом блоке контроллера SIMATIC S7-400. В последнем случае подключение модулей к внутренней шине контроллера S7-400 выполняется через адаптер.

Основными областями применения SIMATIC S7-400 являются:

• машиностроение;

• автомобильная промышленность;

• складское хозяйство;

• технологические установки;

• системы измерения и сбора данных;

• текстильная промышленность;

• упаковочные машины и линии;

• производство контроллеров;

• автоматизация машин специального назначения.

Несколько типов центральных процессоров различной производительности и широкий спектр модулей с множеством встроенных функций существенно упрощают разработку систем автоматизации на основе SIMATIC S7-400.

Если алгоритмы управления становятся более сложными и требуют применения дополнительного оборудования, контроллер позволяет легко нарастить свои возможности установкой дополнительного набора модулей.

Технические характеристики:

• электромагнитная совместимость;

• стойкость к воздействиям статических разрядов:

1) ±6 кВ, контактный разряд;

2) ±8 кВ, через воздушный зазор.

• наводки в кабеле подачи питания: 2 кВ;

• стойкость к воздействиям на сигнальные цепи: 2 кВ;

• класс ограничения генерируемых шумов: B;

• волновые воздействия:

1) ассиметричные:

1.1) 2 кВ для цепи питания постоянным током с защитным элементом;

1.2) 2 кВ для сигнальных цепей с защитными элементами;

2) симметричные:

2.1) 1 кВ для цепи питания постоянным током с защитным элементом;

2.2) 1 кВ для сигнальных цепей с защитными элементами;

• стойкость к воздействию высокочастотной радиации:

1) 10 В/м с 80 % амплитудной модуляцией при 1 кГц, 80 МГц … 1 ГГц;

2) 10 В/м, импульсная модуляция, 50 % нагрузка, при 900 МГц;

• условия хранения и транспортировки:

1) свободное падение с высоты не более 1 м (до 10 кг);

2) температурный диапазон от минус 40 до плюс 70 ºC;

3) атмосферное давление 1080 … 660 гПа (-1000 … 3500 м над уровнем моря);

4) относительная влажность при плюс 25 ºC 5 - 95 %, без конденсата.

Цена: 1 320 000 руб.