8.2 Разработка алгоритма и программы управления

Алгоритм управления насосной станции водоснабжения завода представлен на рисунке 8.1 В блоке 1 задаются исходные данные - сигналы о состоянии датчиков давления, сигнал об аварийном состоянии преобразователя, сигнал положения задвижки. В блоке 2 проверяется сигнал с реле контроля фаз. Пуск установки осуществляется при нажатии кнопки "Пуск" и при не нажатой кнопке "Стоп" (блок 3). При поступлении сигнала с с кнопки "Пуск" отрывается задвижка (блок 4). Пуск преобразователя осуществляется при поступлении сигнала открытия задвижки и сигнала с датчика минимального давления в трубопроводе (блоки 5,6,7). Пуск электродвигателя осуществляется от преобразователя при отсутствии сигнала аварийного состояния преобразователя (блоки 8,9,10). При поступлении сигнала аварийного состояния преобразователя пуск двигателя осуществляется напрямую от сети (блоки 8,10). При поступлении сигналов с электроконтактного манометра, с датчика перегрева подшипников, с теплового реле, с датчика максимального давления в трудопроводе электропривод останавливается (блоки 11,12,13,14,15). При нажатии кнопки "Стоп" задвижка закрывается и установка переходит в исходное состояние.

Составим программу управления на языке LAD (рисунок 8.2). В таблице 8.1 приведены входные и выходные сигналы.

Таблица 8.1 - Обозначение сигналов и входов-выходов контроллера

Обозначение	Тип сигнала	Описание
Входные сигналы
Х0	дискретный	Давление воды в трубопроводе (замык. при P≤230 кПа)
Х1	дискретный	Задвижка открыта
Х2	дискретный	Задвижка закрыта
Х3	дискретный	Сигнал с ЭКМ ("сухой ход”)
Х4	дискретный	Тепловое реле
Х5	дискретный	Перегрев подшипников
Х6	дискретный	Реле контроля фаз
Х7	дискретный	Кнопка "Пуск установки”
Х8	дискретный	Кнопка "Стоп установки”
Х9	дискретный	Давление воды в трубопроводе (размык. при P≥310 кПа)
Выходные сигналы
Y0	дискретный	Пуск преобразователя
Y1	дискретный	Открытие задвижки
Y2	дискретный	Закрытие задвижки
Y3	дискретный	Аварийный сигнал к диспетчеру

8.3 Разработка функциональной схемы системы автоматизации

Функциональная схема системы автоматизации представлена на рисунке 8.2 Ядром системы автоматизации является программируемый контроллер, включающий в себя встроенный источник питания, центральный процессор CPU и встроенные дискретные модули ввода и вывода I/O. Модули ввода/вывода обеспечивают сопряжение с входными датчиками и исполнительными устройствами.

Рисунок 8.3 - Функциональная схема системы автоматизации.

8.4 Выбор аппаратов системы автоматизации.

Выбираем программируемый контроллер FX2N-32 MR-DS производства "Mitsubishi Electric". Серия FX2N обладает высоким быстродействием: время обработки одной логической инструкции. Серия MELSEC FX2N оснащена наиболее мощным процессором среди всех контроллеров MELSEC FX. Серия сочетает преимущества компактных контроллеров с производительностью модульных.

Как и для всех контроллеров MELSEC FX, базовый модуль в серии FX2N представляет собой полнофункциональный контроллер (процессор, источник питания, встроенные I/O), способный функционировать автономно. Все исполнения базовых блоков имеют одинаковые CPU и одинаковую производительность.

Предусмотрена 21 модификация базовых блоков:

содержащих от 16 до 128 I/O.

источники питания 100-230В (при 50Гц) и 24 В.

релейные или транзисторные выходы.

Наличие съемных панелей облегчает и ускоряет монтажные работы. Широкий диапазон моделей расширения и специальных функциональных модулей позволяет конфигурировать систему в точном соответствии с необходимыми требованиями.

Программируемый контроллер FX-2N представляет собой полнофункциональный базовый блок, включающий в себя встроенный источник питания, центральный процессор CPU и встроенные дискретные модули ввода и вывода I/O. Модули расширения позволяют обеспечить требуемое количество входов и выходов при необходимой функциональности контроллера. Использование режимов master и slave позволяет использовать их в сетях с конфигурацией 1: 1 и 1: n. Благодаря наличию специальных модулей имеется возможность интеграции в открытые сети (например, в Internet).

ПК FX-2N обладают следующими характеристиками: время выполнения логической инструкции 0,08 мкс; операции с плавающей запятой, функция квадратного корня; встроенный ПИД-регулятор с автоматической настройкой параметров; встроенные часы реального времени; технические данные программируемого контроллера FX2N-32 MR-^DS представлены в таблице 8.2.

Таблица 8.2 - Технические данные FX2N-32 MR-^DS

Питание:
AC (+10%, - 15%)	100-240 V
частота АС Hz	50/60 (+10%)
DC (+20%, - 15%)	24 V
Потребляемая мощность	25
Допустимый провал питания	5
Ток сервисного источника питания (24 V DC), mA	250
Ток источника питания внутрн. шины (5 V DC), mA	290
Кол-во входов	16
Ток входов X0->X7/X10-> беск.	7/5
Мин. ток для лог. '1' ХО->Х7/Х10-> беск.	4.5/3.5
Макс, ток для лог, '0'	1,5
Гальваноразвязка	Опторазвязка между входами и питанием.
Быстродейст-вие	10мс (заводская установка), регулируется от 0 до 15 мс с шагом 1 мс.
Кол-во выходов	16
Тип выходов	Реле
Уровень коммутируемого напряжения (макс.) В	< 250 V АС, < 30 V DС
Макс. выходной ток:
на канал А	2
на группу А	8
Коммутируемая мощность:
индукт. нагрузка	80
акт. нагрузка	100
Быстродействие	10
Срок службы контактов (число коммутаций)	3,000,000 при 20 VА; 1,000,000 при 35 VА; 200,000 при 80 VА
Вес, кг	0.65
Размеры (Ш х В х Г), мм	150x90x87

Базовый блок контроллера FX2N приведен на рисунке 8.3.

Рисунок 8.4 - Базовый блок контроллера FX2N.

Программирование контроллеров FX2N осуществляется при помощи программной среды FX-PCS/WIN, установленной на персональном компьютере, соединенном с контролером при помощи кабеля-конвертера SC-09. Структурное программирование, наличие функциональных блоков и различные функции диагностики сочетаются с многоязычным интерфейсом (английский, немецкий, французский, итальянский и испанский).

Среда предоставляет возможности писать программы в виде лестничной логики (язык релейно-контактных схем) или в виде инструкций. Программирование в языке релейно-контактной логики выглядит в виде графических изображений команд, расположенных между двумя вертикальными линиями.

Схема электрическая соединений представлена на рисунке 8.5