Перспективною можливістю є і виконуюча система мови FBD стандарту IEC

4. Перспективною можливістю є і виконуюча система мови FBD стандарту IEC

61131-3. Міжнародні стандарти містять п'ять мов технологічного програмування. Проте контролер Р-130 має мову програмування, не відповідну цим стандартам. У перспективі планується адаптувати контролер до однієї із стандартних мов технологічного програмування.

Слід зазначити, що нова технологічна мова вводиться в модернізований варіант контролера шляхом підключення нової бібліотеки, що динамічно підключається, що дозволяє без істотних проблем виконувати на одному контролері завдання, що використовують різні бібліотеки. Однією з бібліотек, що підключаються, стане бібліотека нечіткої логіки, яка все ширше використовується в завданнях управління технологічними процесами.

Передбачається можливість створення бібліотек власних алгоритмів з програмуванням на мові С/С++.

Робота над розширенням можливостей контролера проводитиметься послідовно і упроваджуватися після ретельного тестування. Оновлення програмного забезпечення стане здійснюватися шляхом завантаження на твердотільний диск процесора контролера нових версій програм і бібліотек.

Архітектура Р-130М. Зміни в архітектурі контролера зв'язані із застосуванням недорогого IBM-PC-сумісного процесорного модуля в стандарті РС/104.

Спрощена архітектура контролерів Р-130 і Р-130М показана на мал.3.4

Рисунок 2.1 - Спрощена архітектура контролерів Р-130 (а) і Р-130М (б)

Як видно з малюнка, основні зміни пов'язані з підключенням процесора. Перетворювач інтерфейсу здійснює формування сигналів внутрішньої магістралі контролера, що управляють, а також перетворення сигналів комунікаційних портів контролера в гальванічно розв'язані сигнали інтерфейсів RS232, RS485 або ИРПС. Пропонований підхід дозволяє реалізувати наступну мережеву архітектуру.

Контролери Р-130 можуть бути підключені до контролера Р-130М за допомогою інтерфейсу ИРПС. При цьому Р-130М працюватиме не тільки як контролер, але і як шлюз мережі "Транзит". Тим самим здійснюється можливість інтеграції існуючого парку контролерів Р-130 в сучасні системи управління технологічними процесами.

Функціональні можливості шлюзу Р-130М нарощуватимуться, зокрема, будуть додані функції ведення архівів даних для контролерів Р-130.

Для зв'язку контролерів Р-130М можуть бути використані інтерфейси RS485 Modbus і Ethernet (мал.3.6). У багатьох випадках, наприклад при поганій передбаченості доступу до Ethernet, доцільно використовувати для зв'язку між контролерами інтерфейс Modbus, а Ethernet використовувати для зв'язку з верхнім рівнем системи управління.

Програмне забезпечення контролера базується на операційній системі жорсткого реального часу RTOS-32 фірми On Time Informatik.

Програмне забезпечення розроблене на мові С++.

Конфігурація контролера встановлюється відповідно до інформації, що міститься у файлі конфігурації контролера.

Всі завдання зберігаються в окремих файлах, які містять інформацію про конфігурацію завдання і програму, що інтерпретується. Кожне завдання може мати декілька файлів настройок (наприклад, в них можуть бути відбиті особливості, рецепти технологічного процесу, що використовує одне і те ж завдання).

Кожне завдання виконується під управлінням інтерпретатора мови функціональних блоків в окремому потоці.

Алгоритми реалізовані у вигляді динамічно компонованих бібліотек (аналогічно бібліотекам Windows. DLL) і підключаються залежно від вимог, що пред'являються завданнями.

Склад програмного забезпечення контролера:

RTOS-32.

Об'єктно-орієнтований інтерфейс.

Підсистема введення/висновку.

Інтерпретатор мови функціональних блоків.

Редактор мови функціональних блоків.

Підсистема оперативного управління і настройки.

Комунікаційна підсистема.

Бібліотеки інтерпретатора.

Бібліотеки підтримки.

Підсистема діагностики.

Переваги нового контролера Р-130М:

Збережені всі функціональні можливості контролера

Р-130 (включаючи підтримку бібліотеки алгоритмів) і габарити - приєднувальні розміри.

Виключені всі помилки програмного забезпечення контролера Р-130.

Проведена комплексна модернізація апаратного забезпечення.

Застосована вбудована операційна система реального часу RTОS-32.

Є фізичні інтерфейси - ИРПС RS232, RS 485.

Здійснюється підтримка протоколів "Транзит", Modbus і Ethernet TCP/IP.

Програмування і завантаження призначених для користувача програм, нових версій програмного забезпечення з верхнього рівня через ті, що є u1080 інтерфейсні канали.

Використовується вища точність математичної обробки сигналів.

Є можливість створення бібліотек власних алгоритмів з програмуванням на мові С/С++.

Тепер необхідно підібрати засоби автоматизації, які працюватимуть в комплекті з Р- 130М. При їх виборі повинні враховуватися наступні чинники:

вид, величина і межі вимірювання контрольованого параметра;

необхідна точність вимірювань;

необхідна швидкодія;

конструкція апаратів і режими їх роботи;

умови монтажу, обслуговування і ремонту;

економічні показники.

Для вимірювання кислотності стоків вибраний рН-метр, що складається з чутливого елементу ДПг-4М (погружного) і перетворювача П-201.

Для вимірювання концентрації вибраний аналізатор змісту металів в розчинах "Спектр-4А"; він дозволяє здійснювати вимірювання концентрації нікелю і заліза з високою точністю. Датчиком рівня в збірці стоків є акустичний рівнемір ЭХО-3, що складається з акустичного перетворювача АП і перетворювача передавального вимірювального ППИ-3. Для вимірювання тиску в магістралі вибраний "Сапфір 22ДИ". Як вторинні прилади використовується трьохканальний самописний прилад А-543. Пускач ПМЕ-111 забезпечує роботу електродвигуна. Як регулюючий орган вибраний замочно-регулюючий клапан 15с920нж. А також вибраний замочний клапан 15нж940п, який встановлений для дистанційного керування.

 

2.3 Опис функціональної схеми автоматизації

Функціональна схема автоматизації є основним технічним документом, на підставі якого розробляється вся решта схем по автоматизації і складається специфікація на замовлення приладів та засобів автоматизації.

На схемі представлено основне і допоміжне устаткування, а також всі засоби автоматизації. Розглянемо найважливіші контури контролю, регулювання і сигналізації.

2.3.1 Регулювання рівня стоків в збірнику

Контроль рівня в збірці стоків здійснюється на акустичному рівнемірі ЭХО-3 (поз.1-1, 1-2), що складається з акустичного перетворювача (АП) і перетворювача передавального вимірювального (ППИ-3). АП перетворює електричний імпульс, що підводиться до нього, в акустичний і перетворить відбитий імпульс від поверхні контрольованого середовища назад в електричний. ППИ-3 вимірює перетворення часу запізнювання відбитого імпульсу щодо посланого зондуючого у вихідний уніфікований сигнал постійного струму 0-5 мА. Вихідний сигнал обробляється контролером Р-130М (поз.1-4). Він контролює величину рівня і при його відхиленні відпрацьовує регулюючу дію. Вихідний сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ-10, що входить до складу Р-130М (поз.1-5). Далі сигнал йде на електропривод (поз.1-6), який переміщенням штока клапана змінює кількість нікельмістких стічних вод, що поступають в збірку. Крім того, за допомогою трьохканального вторинного самописного приладу А-543-262 здійснюється реєстрація кількості стоків. У разі критичного рівня спрацьовує схема сигналізації, про що свідчать сигнальні табло.

 

2.3.2 Регулювання рН стоків

Кислотність стоків в збірці вимірюється потенціометричним методом. Датчиком є чутливий елемент типу ДПг-4М (погружний) (поз.2-1). Для перетворення ЕДС чутливого елементу в уніфікований сигнал постійного струму застосований перетворювач П-201 (поз.2-2). Далі сигнал обробляється контролером Р-130М (поз 1-4), який контролює величину і при розузгодженні видає регулюючу дію. Цей сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ (поз.2-3). Він управляє виконавчим механізмом МЕП-2500 (поз.2-5), який переміщенням штока клапана змінює витрату сірчаної кислоти в збірку стоків, тим самим змінюючи рН стоків. За допомогою трьохканального самописного приладу А-543 проводиться реєстрація кількості сірчаної кислоти.

Функціональна дія контуру регулювання рН в другій збірці шляхом подачі вапняного молока (поз.5-1¸5-4) проводиться аналогічним чином.

 

2.3.3 Контур контролю рівня в збірці

Контроль рівня стоків в збірці здійснюється акустичним рівнеміром ЭХО-3 (поз.3-1, 3-2), що складається з акустичного перетворювача (АП) і перетворювача передавального вимірювального (ППИ-3). АП перетворить електричний імпульс, що підводиться до нього, в акустичний і перетворить відбитий імпульс від поверхні контрольованого середовища назад в електричний. ППИ-3 вимірює перетворення часу запізнювання відбитого імпульсу щодо посланого зондуючого у вихідний уніфікований сигнал постійного струму 0-5 мА. Вихідний сигнал поступає на контролер Р-130М (поз.1-4), який контролюється ним і у разі критичного рівня спрацьовує сигналізація, про що свідчить сигнальне табло.

 

2.3.4 Регулювання концентрації нікелю

Для вимірювання концентрації міді вибраний аналізатор вмісту металів в розчинах типу "Спектр-4А" (поз.4-1, 4-2, 4-3), в комплект якого входять спектрометричний пристрій, пристрої аналогової реєстрації і цифрової обробки інформації. Дія аналізатора заснована на методі спектрометрії, атомної абсорбції полум'я. Сигнал з аналізатора поступає на контролер Р-130М (поз.1-4), який контролює величину концентрації і при її розузгодженні виробляє дію, що управляє. Цей сигнал блоком посилення потужності БУМ (поз.4-4). Далі сигнал поступає на електропривод (поз.4-5), який переміщенням штока клапана спускає стічні води із збірки на очищення в гальванокоагулятор.

 

2.3.5 Регулювання концентрації заліза

Для вимірювання концентрації вибраний аналізатор змісту металів в розчинах типу "Спектр-4А" (поз.6-1, 6-2, 6-3), в комплект якого входять спектрометричний пристрій, пристрої аналогової реєстрації і цифрової обробки інформації. Дія аналізатора заснована на методі спектрометрії, атомної абсорбції полум'я. Сигнал з аналізатора поступає на контролер Р-130М (поз.6-4), який контролює величину концентрації і при її розузгодженні виробляє дію, що управляє. Цей сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ (поз.6-5). Далі сигнал поступає на виконавчий механізм МЭП-2500 (поз.6-6), який переміщенням штока клапана змінює витрату хлорного вапна.

 

2.3.6 Регулювання рівня мулу

Регулювання рівня мула у відстійнику здійснюється за допомогою акустичного рівнеміра ЭХО-3 (поз.7-1, 7-2), що складається з акустичного перетворювача (АП) і перетворювача передавального вимірювального (ППИ-3). АП перетворить електричний імпульс, що підводиться до нього, в акустичний і перетворить відбитий імпульс від поверхні від поверхні контрольованого середовища назад в електричний. ППИ-3 вимірює перетворення часу запізнювання відбитого імпульсу щодо посланого зондуючого у вихідний уніфікований сигнал постійного струму 0-5 мА. Вихідний сигнал обробляється контролером Р-130М (поз.6-4). Він контролює величину рівня і при його відхиленні відпрацьовує регулюючу дію. Вихідний сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ, що входить до складу Р-130М (поз.7-3). Він управляє електроприводом (поз.7-4), який переміщенням пережимних траверс затвора, що змінює кількість мула, що виходить з відстійника.

Функціональна дія контуру регулювання мула в другому відстійнику (поз.8-1¸8-4) проводиться аналогічним чином.

 

2.3.7 Регулювання рівня освітленої води

Контроль рівня освітленої води в першому баку здійснюється на акустичному рівнемірі ЭХО-3 (поз.9-1, 9-2), що складається з акустичного перетворювача (АП) і перетворювача передавального вимірювального (ППИ-3). АП перетворить електричний імпульс, що підводиться до нього, в акустичний і перетворить відбитий імпульс від поверхні від поверхні контрольованого середовища назад в електричний. ППИ-3 вимірює перетворення часу запізнювання відбитого імпульсу щодо посланого зондуючого у вихідний уніфікований сигнал постійного струму 0-5 мА. Вихідний сигнал обробляється контролером Р-130М (поз.6-4). Він контролює величину рівня і при його відхиленні відпрацьовує регулюючу дію. Вихідний сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ, який входить до складу Р-130М (поз.9-3). Далі сигнал поступає на електропривід (поз.9-4), який переміщенням штока клапана змінює кількість освітленої води, що виходить з першої буферної місткості.

Функціональна дія контуру регулювання рівня освітленої води в другій буферній місткості (поз.10-1¸10-5) проводиться аналогічним чином.

 

2.3.8 Контроль та сигналізація тиску стислого повітря

Контур контролю і сигналізації тиску стислого повітря працює таким чином. Датчиком є вимірювальний перетворювач тиску САПФІР - 22ДИ (поз.11-1). Він виробляє уніфікований струмовий сигнал 0-5 мА, що поступає на блок контролера Р-130М (поз.10-3). Сигнал, що поступив на контролер, контролюється і у разі досягнення ним аварійних значень спрацьовує схема блокування, на пульті запалюється світове табло HL5.

Функціональна дія контурів контролю тиску в гальванокоагулятор (поз.12-1), на фільтр-прес (поз.13-1) проводиться аналогічним чином.

 

2.3.9 Контур дистанційного керування електродвигуном

Запуск електродвигуна насоса здійснюється пускачем магнітоелектричним ПМЕ-11 (поз.14-1). Напруга на пускач подається за допомогою кнопки КУ-123-12 (поз.14-2), що знаходиться на пульті управління.

Про включення електродвигуна свідчить світлове табло.

2.4 Опис пульта управління

Пульти і щити призначені для розміщення на них засобів контролю і управління технологічним процесом. Пульти і щити встановлюються в спеціальних щитових або виробничих приміщеннях. Вони повинні відповідати ОСТ 36.13-90.

У даній роботі розроблений пульт управління. Пульт - це корпус пульта зі встановленою арматурою, апаратурою, електричними і трубними проводками, підготовленими до підключення зовнішніх ланцюгів.

Вибраний пульт з приладовою приставкою, похилої ПНП-2-1- (800*600) - УХЛ1-1Р30. На пульті розміщені засоби контролю і регулювання безпосередньо процесом гальванокоагуляции, а саме: мікропроцесорний контроллер Р-130М і аналоговий багатоканальний прилад А543-262 на приладовій приставці, похилої, а також одне табло з чотирьох сигнальних ламп, дві кнопки управління для технологічної сигналізації, дві кнопки управління для повітрянагнітача на стільниці.

На кресленні показаний пульт вигляд збоку, вигляд спереду і вигляд на внутрішні площини. На кресленні вигляду на внутрішні площини показані прилади, апаратура, блоки затисків рейки для установки апаратури, потоки електричних і трубних проводок. Приведені в додатку "Перелік складових частин одиничного пульта" і "Написи на табло і в рамках".

 

2.5 Опис схеми зовнішніх електричних і трубних проводок

Схеми зовнішніх електричних і трубних проводок підрозділяються на схеми з’єднання і схеми підключення зовнішніх проводок. Схеми з’єднань зовнішніх проводок - це комбіновані схеми, на яких показані електричні і трубні зв'язки між приладами і засобами автоматизації, встановленими на технологічному устаткуванні поза щитами і на щитах, а також підключення проводок до приладів і щитів. Схема з’єднання виконана на підставі функціональної схеми автоматизації процесу очищення. Розглянемо схему зовнішніх проводок технологічного процесу очищення стоків.

У прямокутнику пульта показують блоки затисків, з’єднувачів, а також підключення до ним труб, жив кабелів і дротів з відповідним маркуванням.

По параметру рівень. Місце відбору проб: збірки, відстійники, буферні місткості. Датчик в комплекті з перетворювачем з'єднується з клемами пульта управління кабелем марки КВВГ 3´1. Дріт живлення марки ПВ 1´2.5

По параметрам: рН, концентрація і тиск. Місце відбору проб: збірники. Датчик в комплекті з перетворювачем з'єднується з клемами пульта управління кабелем марки КВВГ 3´1. Дріт живлення марки ПВ 1´2.5

Пускач з'єднується з клемами пульта управління кабелем марки КВВГ 3´1. Дріт живлення марки ПВ 1´2.5

У даному розділі розроблена функціональна схема автоматизації процесу очищення нікельмістких стічних вод на станції нейтралізації ДНВП "Комунар". Рішення, прийняті в даному розділі, є базовими, оскільки без використання системи автоматизації неможлива підтримка регламентованого режиму проведення процесу. Для зменшення загромадження пульта управління застосовуються багатоканальні прилади типу А543 (3 канали).

Заключення

Питання ресурсозберігання і збереження екологічної рівноваги між виробничою діяльністю людини і навколишнім середовищем стоять на одному з перших місць по гостроті проблеми. У зв'язку з цим проблема очищення стічних вод придбала особливо важливе значення.

В ході виконання проекту була розроблена система автоматизації процесу очищення нікельмістких стічних вод.

Впровадження автоматизованої системи управління привело до підвищення ступеня очищення стічних вод. Була розроблена функціональна схема автоматизації, вибрані контури контролю і регулювання дозволили вести процес в оптимальному режимі. Функціональна схема автоматизації виконана на базі мікропроцесорного контроллера Р-130М.

Список джерел інформації

1.         Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 2001, 784 с.

2.         Технические средства автоматизации. Часть вторая. Микропроцессорные регулирующие и исполнительные механизмы: Учебное пособие / Тошинский В.И., Бабиченко А.К., Молчанов В.И. и др.; Под ред. Бабиченко А.К. - К.: ИСДО, 2007, - 200 с.

3.         Промышленные приборы и средства автоматизации, справ. / под ред. Черенкова В.В. - Л.; Машиностроение. 1997 - 847 с.

4.         Ефимов В.Т., Молчанов В.И., Ефимов А.В. Методы расчетов в автоматизации химико-технологических и теплоэнергетических процессов. Харьков. 1998 г.

5.         Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов - М., Металлургия. 1999-224 с.

6.         Смирнов Д.Н., Дмитриев А.С. Автоматизация процессов очистки сточных вод химической промышленности. - Л., Химия, 1991. - 200 с.

7.         Костюк А.М., Карнаух С.П. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. - М., Металлургия, 1995. - 198 с.

8.         Запольский А.К., Образцов В.В. Комплексная переработка сточных вод гальванического производства. - Л., Химия, 1993. - 187 с.

9.         Смирнов Д.Н. Автоматическое регулирование процессов очистки природных и сточных вод. - 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1985. - 310с.

10.      Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. - М.: Стройиздат, 1983. - 104с.

11.      Бучило Эдвард Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений. - М.: Металлургия, 1994. - 199с.

12.      Очистка промышленных сточных вод. Под ред. Кравеца В. И.

13.      Киев.: Техника, 1994. - 240 с.

14.      Яковлев С.В. Очистка и использование сточных вод. - М.: Стройиздат, 1993. - 164с.

15.      Ксенофонтов Б.С. Проблемы очистки сточных вод. - М.: Знание, 1991. - 124с.

16.      Справочник по очистке природных и сточных вод. - М.: Высшая школа, 1994. - 300 с.

17.      Терновцев В.Е. Очистка промышленных сточных вод. - К: Будівельник, 2002.

18.      Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 2000. - 345с.