Выбор элементов в системе управления
Для автоматического управления циклом используем схему на основе ПЛК. Рассмотрим, какие входы и выходы потребуются от ПЛК и их количество. Первоначально составим список ресурсов, разделив их на устройства ввода и вывода и сведя в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Устройства ввода и вывода, исходя из анализа схемы и описания установки
Устройства ввода |
Устройства вывода |
Вакуумметр (низковакуумный) – 3 штуки: APG100-XM типа Пирани; Вакуумметр (высоковакуумный) – 2 штуки: AB3032 с датчиком ПММ-32-1. |
Вакуумный насос – 3 штуки: 2НВР-5ДМ и НВД-200 (ДВН-50) имеют приводы 3-фазные; 380 В; 2,5 кВт; Н400/7000 с нагревательным элементом 220 В; 2,5 кВт. |
Датчик температуры: термопара ТХК9311-28. |
Клапан: пневматический (2 штуки с питателями КЭП-6,3/6М1); электромагнитный (2 штуки: VAT Серия 284); Затвор: электроприводный 380 В; 2,5 кВт. |
Датчик конечного положения 24В; открытый коллектор PNP |
Испаритель (блок питания): резистивный; электронно-лучевой. |
Кнопки – 4 штуки: для установки: пуск, стоп; для устройства: вкл., выкл. |
Ионизатор (блок питания). |
|
Нагревательный элемент КГ 220-1000-5: 220 В; 1 кВт; ⌀12 мм, l = 189 мм. |
|
Устройство защиты смотрового окна: электромагнитный клапан и заслонка с приводом BLDC t-Rex 3200 I-44-89-L41 S2 на 24В. |
Вакуумметр APG100-XM типа Пирани (см. рисунок 3.2) служит для измерения давлений в диапазоне от 0,1 МПа до 0,1 Па. Его характеристики приведены в таблице 3.2.
Рисунок 3.2 – Вакуумметр APG100-XM типа Пирани
Таблица 3.2 – Характеристики вакуумметра APG100-XM типа Пирани
Наименование |
Значение |
Диапазон измерения, мбар: |
10-3 – 1000 |
Типовое значение погрешности измерения давления, %: |
15 |
Выходной сигнал: |
Аналоговый, 0-10В |
Напряжение питания, В: |
15…30 постоянного тока |
Потребляемая мощность, Вт: |
не более 1 |
Вакуумметр AB3032 (см. рисунок 3.3) с датчиком ПММ-32-1 служит для измерения давлений в диапазоне от 1,33 Па до 10-7 Па. Его характеристики приведены в таблице 3.3.
Рисунок 3.3 – Вакуумметр AB3032
Таблица 3.3 – Характеристики вакуумметра AB3032
Наименование |
Значение |
Диапазон измерения, Торр: |
10-9 – 10-2 |
Типовое значение погрешности измерения давления, %: |
не более 50 |
Выходной сигнал: |
Аналоговый, 0-10В |
Напряжение питания, В: |
24 постоянного тока |
Потребляемая мощность, Вт: |
не более 6,5 |
Для питания испарителями и ионным источником используются блоки питания, где БП-360 и БП-ЭЛИ-352-10-6 служат для питания резистивного и электронно-лучевого испарителя соответственно, а ИВЭ-244HLS – для питания ионного источника. Характеристики для каждого из них приведены в таблицах 3.4-3.6.
Таблица 3.4 – Характеристики блока питания БП-360
Наименование |
Значение |
Напряжение питания, В: |
220 |
Максимальная выходная мощность, Вт: |
1000 |
Интерфейс: |
RS-485 |
Протокол управления: |
Modbus RTU |
Таблица 3.5 – Характеристики блока питания БП-ЭЛИ-352-10-6
Наименование |
Значение |
Напряжение питания, В: |
380 |
Максимальная выходная мощность, кВт: |
6-10 |
Интерфейс: |
RS-485 |
Протокол управления: |
Modbus RTU |
Таблица 3.6 – Характеристики блока питания ИВЭ-244HLS
Наименование |
Значение |
Напряжение питания, В: |
380 |
Максимальная выходная мощность, Вт: |
300-6000 |
Интерфейс: |
RS-485 |
Таким образом, наша система управления должна иметь 4 дискретных входа для кнопок, 10 дискретных выходов для насоса, клапанов и затворов, 6 аналоговых входов для подключения датчика температуры (термопары) и манометров, 3 устройства для интерфейса RS-485.
Для данной системы был выбран ПЛК160-220.И [М02] (см. рисунок 3.4). Он имеет все необходимые интерфейсы для подключения: 16 дискретных входов, 12 дискретных выходов, 8 аналоговых входов, 4 аналоговых выхода и интерфейсы связи RS-485, RS-232, RS-232 Debug, Ethernet 100 Base-T, USB-Device, USB-Host.
Рисунок 3.4 – Программируемый контроллер ПЛК160-220.И [М02]
Напряжение на нагревающем элементе регулируется при помощи симистора. Для нашего случая выбираем модель КУ202Н на ток не менее 4,5 А и напряжение не менее 400 В.
В качестве блока управления симистором выбираем БУСТ2 (см. рисунок 3.5).
Рисунок 3.5 – Блок управления симисторами и тиристорами БУСТ2
Подключение термопары напрямую данной моделью ПЛК не поддерживается, поэтому нам потребуется нормирующий преобразователь модели НПТ-1К (см. рисунок 3.6), преобразующий сигнал термометров сопротивлений и термопар в унифицированные сигналы тока и напряжения.
Рисунок 3.6 – Нормирующий преобразователь НПТ-1К
Для возможности задания требуемой температуры прогрева подложек и ее отображения применим сенсорную панель СП315 (см. рисунок 3.7), подключаемая через интерфейс RS-485.
Рисунок 3.7 – Сенсорная панель СП315
Подключение электродвигателя заслонки к сети возможно через блок питания БП30Б-Д3-24, преобразующий переменное напряжение 220В в постоянные 24В (см. рисунок 3.8).
Рисунок 3.8 – Блок питания БП30Б-Д3-24
Имея всю необходимую информацию об устройствах, можно составить схему управления.