Обгрунтування вибору модифікації приладів і контролера, їх технічна характеристика

1.3 Обгрунтування вибору модифікації приладів і контролера, їх технічна характеристика

Контур регулювання рівня борошна

1. Борошно відноситься до сипучих порошкових речовин і при вимірюванні його рівня виникають певні труднощі. Борошно нагнітається в дозатор і над межею поділу двох середовищ утворюється пил, який викликає значну похибку вимірювання при застосуванні безконтакних рівнемірів. Також борошно має властивість налипати на чутливі елементи рівнемірів і тому треба періодично проводити чисту чутливого елементу. В якості вимірювача в даному контурі найдоцільніше вибрати хвилеводний рівнемір Rosemount 5300 (позиція 1а) з гнучким однопровідним зонтом. Цей прилад має особливу конструкцію сенсора завдяки якій борошно не буде налипати на нього і точність визначення рівня буде досить високою. Крім того даний прилад забезпечує високу надійність, сучасні міри забезпечення безпеки, простоту використання і необмежені можливості підключення та інтеграції в системи АСУ.

Технічні характеристики:

·  Вимірювані середовища: рідкі (нафта, темні і світлі нафтопродукти, вода, водні розчини, зріджений газ, кислоти та ін.), сипучі (пластик, зольний пил, цемент, пісок, цукор, злаки і т. д.)

·  Тиск процесу:

від -0,1 до 1 МПа ( стандартно);

від -0,1 до 34,5 МПа ( виконання НТНР і НР)

·  Діапазон вимірювань рівня: від 0,4 до 50 м

·  Вихідний сигнал: 4-20 мА з цифровим сигналом на базі HART-протокола, Foundation fieldbus

·  Похибка вимірювання рівня + 3 мм

·  Наявність вибухонебезпечного виконання

·  Ступінь захисту від впливу пилу та вологи IP66/IP67

2. Електропневматичний перетворювач типу ЭП-1211 (позиція 1б) здійснює безперервне перетворення уніфікованого сигналу постійного струму в уніфікований аналоговий пневматичний сигнал. Цей прилад я вибрав через те, що він має нескладну конструкцію, простий в обслуговуванні та ремонті, високу надійність.

Технічні характеристики:

· Діапазон зміни вхідних струмових сигналів: 0-5, 0-20, 4-20 мА.

· Вихідний сигнал - аналоговий пневматичний сигнал 20-100 кПа.

· Номінальний тиск повітря живлення 140 кПа.

· Межа допустимої похибки, вираженої у відсотках від номінального. діапазону вихідного сигналу 80 кПа не повинна перевищувати 1%.

· Напруга живлення- 24 В.

· Діапазон робочих температур - від +5 до +60

· Відносна вологість навколишнього повітря – до 80%.

· Витрати повітря живлення в установленому режимі - 2 л/хв.

· Маса 1кг.

3. З електропневматичного перетворювача уніфікований пневматичний сигнал надходить на два пневматичні клапани 25ч30нж ( позиції 1в, 1г), які і здійснюють регулювання. Ці клапани є морально застарілими, але через їх невелику вартість, просту конструкцію, надійність, легкість при обслуговуванні та ремонті вони й зараз широко застосовуються на більшості підприємств. Ці регулюючі органи також можна використати і в тістомісильному відділенні, де вони забезпечать високу якість регулювання.

Технічні характеристики:

·  Межа зміни командного тиску – 20-100 кПа.

·  Максимальне відхилення дійсної ходової характеристики від розрахованої - не більше повного робочого переміщення штока.

·  Умовний діаметр 15 мм.

·  Максимально допустимий тиск – 16 атм.

·  Температура навколишнього середовища – від -15 до +220

·  Матеріал корпуса – чавун.

Контур регулювання маси борошна в дозаторі

1. Тензодатчик Flintec SB8 визначає масу борошна, що дозується в тістомісильну машину. Цей датчик має конструкцію типу "консольна балка на зсув", яка є однією з найбільш поширених в промислових вимірюваннях маси. Цей датчик має високий ступінь захисту від пилу та вологи, забезпечує значну точність, є досить надійним. Крім того він виготовлений з нержавіючої сталі, а отже не піддається корозії. Саме завдяки цим перевагам він використовується для вимірювання маси борошна в дозаторі.

Технічні характеристики:

·  Межі вимірювань – від 10 до 500 кг

·  Робочий коефіцієнт передачі (РКП) – 2,0 + 0,1% мВ/В.

·  Комбінована похибка, - <= + 0.03%РКП.

·  Робочий діапазон температур – від -30 до +40

·  Вхідний опір – 380+10 Ом.

·  Вихідний опір - 350+3 Ом.

·  Діапазон напруги живлення – 5-15 В.

·  Допустиме перевантаження – 200%

·  Руйнуюче перевантаження – 300%

·  Матеріал корпуса – нержавіюча сталь

·  Ступінь захисту від впливу пилу та вологи IP66/IP67

2. З тензодатчика природній сигнал подається на перетворювач сигналу тензодатчиків Seneca Z-SG ( позиція 2б), який на виході видає уніфікований струмовий сигнал 4-20 мА. Завдяки цьому перетворювачу перетворений сигнал від тензодатчика можна подавати безпосередньо на контролер, який в свою чергу в залежності від програми буде виконувати певні дії. Цей перетворювач має багато різних технологічних режимів. В залежності від настройок його функції можуть змінюватись, тобто він є програмуємим, що дуже важливо при використанні його в сучасних схемах автоматизації. В технології тістоприготування кількість борошна має дуже велике значення, оскільки вона впливає на конситенсію і смак майбутніх виробів. Даний перетворювач має високу точність і забезпечить мінімальну похибку в дозуванні борошна. Тому його використання в даній системі є доцільним.

Технічні характеристики:

· Напруга живлення – 10 - 40 В.

· Споживана потужність – макс. 2 Вт.

· Тип вводу – 6 або 4-провідн.вхідного порогу вимірювань.

· Вимірювальний діапазон – від + 5 до + 320 мВ.

· Похибка – 0,01% від діапазону вимірювань.

· Вихідний сигнал – 4-20 мА.

· АЦП- 24 біта.

· Робочий діапазон температур – від -10 до +65

· Відносна вологість навколишнього повітря – 30 – 90% без конденсату.

· Ступінь захисту від впливу пилу та вологи IP20

3. З дискретного виходу контролера сигнал надходить на ключ вибору Harmony XB4-BD (позиція 2в), який переключає управління двигуном привода заслонки на ручне або автоматичне. У випадку відмови контролера можна переключитись на ручний режим і вручну керувати заслонкою. Кнопка Harmony XB4-BL42 ( SB1) необхідна для здійснення ручного управління. Ключ і кнопка мають металеву оцинковану основу, яка забезпечує міцність і надійність. Також вони мають ергономічний дизайн і завдяки цьому роблять управління приводом заслонки ще зручнішим.

Технічні характеристики:

·  Робочий струм – 2 А.

·  Робоча напруга – 24 В.

4. Безпосереднє включення двигуна приводу заслонки здійснює магнітний пускач ПМЛ 1100 (КМ1). При подачі на нього дискретного сигналу він замикається і замикає електричне коло живлення двигуна. Цей пускач витримує високі струми, має невеликі габарити, просту конструкцію, яка забезпечує простоту і зручність в обслуговуванні. Помінявши катушку, ми можемо змінити робочу напругу пускача і через це він є універсальним і може застосовуватись в багатьох колах управління.

Технічні характеристики:

·  Робоча напруга – 230, 400 В.

·  Напруга ізоляції – 660В

·  Номінальний комутуємий струм – 9, 12 А

·  Потужність навантаження при 230В – 2,2; 3,0 кВт.

·  Потужність навантаження при 400В – 4,0; 5,5 кВт.

·  Напруга катушок управління – 24, 36, 42, 110, 230, 400 В.

·  Загальна кількість контактів – 10 шт.

Контур регулювання рівня опари у збірнику

1. Опара є суспензією і відноситься до в’язких рідин. Вона є густою і може налипати на чутливий елемент вимірювача, якщо ми будемо використовувати контактний метод вимірювання рівня. При цьому налипання буде вносити похибку і значно знизить точність виміру. Також чутливий елемент потребуватиме постійної чистки, що значно підвищить складність експлуатації. Тому доцільніше використовувати безконтактний спосіб виміру. При цьому методі сенсор не буде контактувати з вимірюваним середовищем і не потребуватиме чистки, його експлуатація буде значно простішою, а похибка меншою. В якості вимірювача доцільно вибрати радарний рівнемір Rosemount 5400 ( позиція 4а). Цей прилад може застосовуватись для різних рідин, що володіють різними властивостями та мають широкий діапазон температур та тисків. Рівнемір має покращену здатність слідкування за поверхнею тому дозволяє проводити найкращі вимірювання навіть в погіршених умовах. Прилад також має велику надійність вимірювання, та високу чутливість. Завдяки вихідному сигналу 4-20 мА з накладеним цифровим сигналом HART його можна використовувати в АСУ будь-якої складності.

Технічні характеристики:

·  Вимірювані середовища: нафтопродукти, луги, кислоти, розчинники, водні розчини, алкогольні і слабоалкогольні напої, пульпи, суспензії та інші рідини

·  Температура процесу від -40 до +150.

·  Тиск процесу від -0,1 до 1 МПа.

·  Температура навколишнього повітря – від -40 до 80.

·  Вихідні сигнали: 4-20 мА с цифровим на базі HART або Foundation Fieldbus.

·  Виконання: звичайне, вибухозахищене.

·  Ступінь захисту від впливу пилу та вологи IP67

·  Міжповірочний інтервал – 2 роки

2. Рівень опари регулюється завдяки електроклапану ЭК3-32 ( позиція 4б). Цей клапан сприймає дискретний сигнал від контролера і на основі позиційного закону здійснює регулювання. Серед переваг цього клапана, які зумовлюють його широке використання є проста конструкція, можливість підстройки, легкий монтаж і демонтаж, висока надійність та можливість безпосереднього підключення до контролера без використання додаткових пристроїв.

Технічні характеристики:

·  Напруга живлення - 24 В +10% .

·  Споживаний струм – не більше 1,5 А.

·  Час повного відкриття (закриття) електроклапана – 5с+20%

·  Максимальний тиск рідких компонентів в електроклапані – не більше 0,5 МПа.

·  Максимальна температура подаваємих рідких компонентів – 100 .

·  Середні строк служби – 3 роки.

Контур регулювання маси опари у дозаторі

1. Вимірювання маси опари здійснює тензодатчик САS MNC-50L ( позиція 5а). Тензодатчик СAS характеризується високою точністю, надійністю, він має широкий діапазон вимірюваних мас, значний ступінь захисту від пилу та вологи що дозволяє використовувати його в багатьох процесах. Також цей тензодатчик має невеликі розміри і його можна використовувати при недостатньому просторі. І тому в даній системі досить доцільно застосовувати саме САS MNC-50L.

Технічні характеристики

·  Межа вимірювань – до 50 кг

·  Робочий коефіцієнт передачі (РКП) – 2,0 + 0,005 мВ/В.

·  Комбінована похибка, - <= + 0.15%РКП.

·  Робочий діапазон температур – від -30 до +40

·  Вхідний опір – 420+30 Ом.

·  Вихідний опір - 350+3,5 Ом.

·  Діапазон напруги живлення – 10-15 В.

·  Опір ізоляції - >2,000 МОм

·  Матеріал корпуса – нержавіюча сталь

·  Ступінь захисту від впливу пилу та вологи IP67

2. Після тензодатчика сигнал подається на перетворювач Seneca Z-SG ( позиція 5б), який перетворює його в струмовий сигнал для його подальшої передачі на контролер. Переваги та технічні характеристики даного приладу наведені вище.

3. З контролера дискретний сигнал надходить на два електроклапани ЭК3-32( позиція 5в, 5г), один з яких перекриває надходження опари в дозатор, інший відкриває подачу опари в тістомісильну машину. Обгрунтування вибору та технічні характеристики клапанів описані на сторінках

Всі вимірювачі та перетворювачі підключаються до контролера, який виконує функції виміру, реєстрації, регулювання, сигналізації та ін.

Врахувавши кількість вхідних аналогових та дискретних сигналів та вихідних сигналів управління обрана модифікація контролера ОВЕН ПЛК154-24.И-L. Цей контролер має чотири дикретних і чотири аналогових входів і виходів. З них використовуються чотири аналогові входи і два аналогових виходи, а також чотири дискретних виходи.

Завдяки невеликій канальості ОВЕН ПЛК154-24.И-L дозволяє, з одного боку, економічно управляти невеликим агрегатом і, з іншого, забезпечити високу надійність великих систем управління.

Контролер ОВЕН ПЛК154-24.И-L дозволяє вести локальне, каскадне, програмне, супервізорне управління технологічним процесом, архітектура контролера забезпечує можливість вручну або автоматично включати відключати, перемикати і комбінувати контури регулювання, причому всі ці операції виконуються незалежно від складності структури управління. В поєднанні з обробкою аналогових сигналів контролер ОВЕН ПЛК154-24.И-L дозволяє виконувати також логічні перетворення сигналів і виробляти не тільки аналогові або імпульсні, але і дискретні команди управління. Логічні функціональні блоки формують логічну програму крокового управління з аналізом умов виконання кожного кроку, завданням контрольного часу на кожному кроці і умовним або безумовним переходом програми до заданого кроку. Ці засоби дозволяють в ручну змінювати режими роботи, встановлювати завдання, управляти ходом виконання програми, в ручну управляти виконавчими пристроями, контролювати сигнали і відображати помилки. Стандартні аналогові і дискретні датчики і виконавчі пристрої підключаються до контролера ОВЕН ПЛК154-24.И-L за допомогою індивідуальних кабельних зв'язків. У середині контролера сигнали обробляються в цифровій формі.

Контролери ОВЕН ПЛК154-24.И-L можуть об'єднуватися в локальну управляючу мережу шинної конфігурації. Для такого об'єднання ніяких додаткових пристроїв не вимагається. Через мережу контролери можуть обмінюватися інформацією в цифровій формі. Технічні характеристики контролера подані в таблиці 1.

Таблиця 1 Основні технічні характеристики мікропроцесорного контролера ОВЕН ПЛК154-24.И-L

Параметр	Значення
Загальні відомості
Конструктивне виконання	Уніфікований корпус для кріплення на DIN-рейку, довжина 105 мм (6U), крок клем 7,5 мм
Ступінь захисту корпуса	ІР20
Напруга живлення	18…29 В постійного струму (номінальна 24 В)
Споживана потужність	6 Вт
Індикація передньої панелі	1 індикатор живлення 6 індикаторів дискретних входів 4 індикатора стану виходів 1 індикатор зв’язку з СoDebus 1 індикатор роботи програми користувача
Ресурси
Центральний процесор	32-х розрядний RICS-процесор 200 МГц на базі ядра ARM9
Об’єм оперативної пам’яті	8 Мб
Час виконання циклу ПЛК	Мінімальне 250 мкс, типове від 1 мс
Дискретні входи
Кількість дискретних входів	4
Гальванічна ізоляція дискретних входів	Є, групова
Електрична міцність ізоляції дискретних входів	1,5 кВ
Максимальна частота сигналу, що подається на дискретний вхід	1 кГц при програмній обробці 10 кГц при застосуванні апаратного лічильника і обробки енкодера
Дискретні виходи
Кількість дискретних виходів	4 є/м реле
Характеристики дискретних виходів	Струм комутації до 2А при напрузі не більше 220 В і 50 Гц і >0.4
Гальванічна ізоляція дискретних виходів	Є, індивідуальна
Електрична міцність ізоляції дискретних виходів	1,5 кВ
Аналогові входи
Кількість аналогових входів	4
Типи підтримуємих уніфікованих вхідних сигналів	Напругу 0…1 В, 0…10В, -50…+50 мв Струм 0…5 мА, 0(4)…20 мА Опір 0…5 кОм
Час опитування одного аналогового входу	0,5 с
Межа основної похибки вимірювання аналоговими входами	0,5%
Гальванічна ізоляція аналогових входів	Відсутня
Аналогові виходи
Кількість аналогових виходів	4
Розрядність ЦАП	10 біт
Тип вихідного сигналу	Струм 4-20 мА
Живлення аналогових виходів	Вбудоване, загальне на всі виходи
Гальванічна ізоляція аналогових виходів	Є, групова
Електрична міцність ізоляції аналогових виходів	1,5 кВ
Інтерфейси зв’язку
Інтерфейси	Enthernet 100 Base-T RS-232 RS-485
Швидкість обміну по інтерфейсам	від 4800 до 115200 bps
Протоколи	ОВЕН ModBus-RTU, ModBus-ASCII DCON ModBus-TCP Gateway ( протокол CoDeSys )
Програмування
Середовище програмування	CoDeSys 2,3