Введение

В промышленности эксплуатируется огромное количество систем с устаревшей автоматикой, полная замена которой требует значительных капиталовложений. В последние годы на рынке электронной промышленности ведущие позиции захватили западные фирмы - европейские и американские. Они предлагают богатый выбор электронных компонентов и устройств для построения систем промышленной автоматики, а также готовые системы. Цены готовых систем делают их недоступными для большого класса потребителей. В этих условиях становится выгодным создание управляющих систем и модулей на базе предлагаемых компонентов по требованиям заказчика.

Одной из подобных систем является САУ ГТУ 6РМ проектируемая ОАО «СТАР». Данная системе проектировалась в середине 90-ых годов. В настоящее время для улучшения показателей работы в систему внедряются новые агрегаты и исполнительные механизмы. В связи с этим необходима разработка новых модулей управления исполнительными механизмами.

В настоящем проекте мною разрабатывается одно из устройств управления для системы автоматического управления (САУ) газотурбинной установки 6/8РМ.

В данной пояснительной записке (ПЗ) будут описаны стадии проектирования модуля (ШИМ) управления ИМ-21АФ, и приведена конструкторская документация на спроектированный модуль, а также результаты тестовых проверок опытного образца модуля и расчет рентабельности производства нового устройства.

Глава . ШИМ: назначение, основные технические характеристики.

1. Место модуля ШИМ в системе ГТУ.

САУ газотурбинной установкой ГТУ-6/8РМ это большой комплекс объединяющий в единое целое управление, регулирование, защиту, контроль и диагностику для системы ГТА.

В состав САУ ГТА-6РМ входит электронная и агрегатная часть, а именно:

• блоки электронные САУ ГТА-6РМ (электронная часть):

  • блок управления двигателем БУД;

  • блок управления генератором БУГ;

  • блок защиты двигателя БЗД-96-60;

• блок управления шаговым двигателем дозатора газа БУШ-96.

• агрегатная часть САУ ГТА-6РМ:

дозатор газа ДГ-90ГП1М;

командный агрегат КА-30ГР;

агрегат исполнительных клапанов АИК-25Р.

Блок управления двигателем (БУД) представляет собой измерительно-вычислительный комплекс (ИВК), позволяющий реализовать функции регулирования, диагностики и защиты двигателя в реальном масштабе времени и содержит открытые средства сопряжения с другими подсистемами АСУ ТП.

Комплект БУД включает в себя вычислитель на базе аппаратных средств Octagon Systems,универсальные модули ввода/вывода и средства сопряжения (УСО) с устройствами, входящими в состав модернизируемой системы.

В качестве вычислителя используется IBM-совместимый компьютер промышленного исполнения 5066 фирмы Octagon Systems, так как его характеристики (объем памяти, производительность, система прерываний и т. д. ) являются наиболее подходящими для решения задач управления:

Модуль центрального процессора 5066.

• процессор 5х86/133 МГц

• операционная система – DOS 6.22 в ПЗУ

• встроенное программное обеспечение самодиагностики

• питание напряжением 5В

• среднее время безотказной работы 13,6 лет.

• последовательные порты COM1 и COM2;

• двунаправленный параллельный порт LPT;

• сторожевой таймер - WatchDogTimer;

Модуль сохраняет работоспособность в диапазоне температур от -40 до +70⁰С.

Программируемый модуль дискретного ввода-вывода UNIO 96-5 предназначен для ввода-вывода 96 сигналов логического уровня (5В, ТТЛ). В модуле используются четыре программируемые логические микросхемы (FPGA).

Основные характеристики:

• 96каналов цифрового/частотного ввода-вывода в произвольной комбинации

• обслуживание аналоговых модулей Grayhill серии 73G и 73L без использования ресурсов системы и с возможность формирования прерываний

• измерение частоты по любому каналу до 50 МГц

• преобразование кодов по любому каналу

• напряжение питания 5В

• диапазон рабочих температур от -40 до +85⁰С

• среднее время наработки на отказ не менее 100 000 часов.

Объектом управления для разрабатываемого модуля ШИМ является исполнительный механизм ИМ-21АФ который служит преобразователем электрического сигнала (прямоугольные импульсы тока частотой 50 Гц, скважностью 0…100%) в угловое перемещение якоря-заслонки.

Исполнительный механизм ИМ-21АФ устанавливается в агрегат исполнительных клапанов АИК-25Р, который предназначен для управления гидроцилиндрами входного направляющего аппарата компрессора двигателя. Агрегат устанавливается на двигателе, имеет гидравлическую связь с агрегатом КА-30ГР, гидроцилиндрами ВНА (Входного направляющего аппарата) двигателя и электрическую связь (через модуль ШИМ) с агрегатом БУД-6РМ (Блоком управления двигателем)

Разрабатываемы модуль является одним из устройств сопряжения вычислитель и исполнительного устройства. Модуль является одним из звеньев канала управления ВНА.

Структурная схема канала управления приведена на чертеже 8Т1.001.001 Э1. Основные модули блока

1. Назначение модуля ШИМ.

Модуль управления исполнительным механизмом ИМ-21АФ на всех режимах работы САУ предназначен для решения следующих задач:

• автоматическое управление ИМ-21АФ;

• автоматическое регулирование и поддержание заданных режимов ИМ-21АФ;

• контроль параметров ИМ-21АФ, аварийная и предупредительная сигнализация отклонений их от нормы;

• контроль и индикация положения исполнительного механизмов;

• диагностирование технического состояния и тестирование исполнительного механизма;

• -представление информации о ходе технологического процесса, состоянии ИМ-21АФ.

2. Функции модуля ШИМ.

Устройство управления исполнительным механизмом должно выполнять следующие функции:

Функция управления включает следующие задачи:

1. управление исполнительным механизмом ИМ-21АФ,

2. Предпусковая подготовка;

4. Рабочий режим;

5. Аварийный режим.

Информационные функции включает следующие задачи:

–информационный обмен с центральным вычислителем,

–индикация текущего состояния техпроцесса;

–сигнализация отклонений, срабатываний блокировок и аварийных защит;

Функция контроля включает следующую задачу:

-контроль состояния канала управления исполнительным механизмом ИМ-21АФ.