Курсовая работа - Автоматизация стекловаренной печи
Подождите немного. Документ загружается.
- сбор и первичная обработка полученной информации от
первичных измерительных устройств;
- контроль состояния процесса и оборудования;
- управление технологическим процессом;
- непосредственное цифровое регулирование параметров процессов;
- формирование отклонений параметров от номинальных значений;
- выдачу принятой от объектов информации и результатов ее обработки на
АРМ оператора по интерфейсу связи;
- управление исполнительными механизмами запорных и регулирующих
органов;
- прием от верхней ступени управления команд, установок.
АРМ оператора обеспечивает выполнение следующих функций:
- отображение, автоматическую регистрацию и архивирование текущей
информации о технологических параметрах, состоянии оборудования;
- регистрацию архивирования аварийных сообщений, действий оператора
при управлении объектом;
- дистанционное управление исполнительными механизмами запорных и
регулирующих органов;
- выдачу диспетчерских рапортов в виде твердых копий на бумажном
носителе.
Станция оператора включает:
- IBMPC с видеотерминалом;
- принтер;
- функциональную клавиатуру;
- стандартную (системную) клавиатуру;
- телефонные аппараты связи.
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
11
Системы контроля, регулирования и управления.
Системой автоматизации предусмотрено регулирование следующих
параметров на стекловаренной печи:
-уровня стекломассы;
-температуры в зоне осветления;
-расхода воздуха;
-давления дымовых газов;
-концентрации кислорода в дымовых газах;
Система предусматривает контроль и отображение на дисплее
компьютера следующих параметров в процессе варки стекломассы:
-температуры в зонах варки, осветления и рабочей зоне;
-давления дымовых газов в печи;
-расхода топливного газа;
-расхода воздуха;
-концентрации кислорода в дымовых газах;
-уровня стекломассы;
-температуры воздуха в регенераторах;
-температуры дымовых газов, удаляемых из печи;
-разрежения у дымовой трубы;
-давления газа в трубопроводе;
-давления воздуха
Системы защиты, блокировки и сигнализации:
-при понижении давления топливного газа;
-при понижении давления воздуха;
-при погасании пламени на горелках;
-при повышении давления в печи.
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
12
Системы управления:
-электроприводом воздуходувок B1,В2, конвейера K1 и загрузчиков шихты
З1;
-программное управление переводом пламени на горелках через каждые 30
мин;
-запорным клапанам на общем трубопроводе топливного газа.
4. Функциональная схема автоматизации.
Функциональная схема автоматизации стекловаренной печи
представлена на чертеже КП 220301.800.2009.01
Разработана автоматизированная система управления с
использованием программируемого контролера.
Контролер выполняет функции сбора и обработки информации с
датчиков и приборов, регулирование параметров, управление
исполнительными механизмами запорных и регулирующих органов по
соответствующим алгоритмам. Введены необходимые системы защиты и
блокировки, сигнализация предельных значений параметров.
Шихта подается в печь конвейером К1 и загрузчиком З1.
Контроль уровня шихты в печи осуществляется датчиком уровня поз.
4-1, выходной сигнал с которого поступает в контролер поз. 1-3.
Регулирующее воздействие с контролера поступает на
электромагнитный пускатель поз. 4-5, изменяющий скорость электропривода
загрузчика вследствие изменения питающего напряжения, поступающего на
обмотки электродвигателя.
Печь имеет три зоны: зона варки, зона осветления и рабочая зона.
Горелки в печи расположены по бокам, по две на каждую зону слева и
справа. Горение осуществляется либо с одной, либо с другой стороны с
переводом пламени через каждые 30 минут.
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
13
В зоне варки и в рабочей зоне осуществляется контроль температуры
датчиками поз. 10-1 и 11-1.
Главная регулируемая величина-температура в зоне осветления печи.
В зоне осветления реализована каскадная система регулирования
температуры. С датчика поз. 1-1 выходной сигнал поступает в контроллер, в
котором программно реализован корректирующий регулятор поз. 1-5.
Выходной сигнал с регулятора главной регулируемой величины
корректирует задание регулятору промежуточной величины – расхода
топливного газа, измеряемого датчиком расхода поз. 2-1. Регулирующее
воздействие через пусковое устройство поз. 2-5 поступает на
исполнительный механизм поз. 2-7 клапана на линии подачи топливного газа
к горелкам печи. Воздух на горелки печи подается воздуходувкой В1 через
регенераторы Р1 и Р2, в которых воздух подогревается. Контроль
температуры в регенераторе обеспечивается датчиком поз. 12-1.
Образующиеся в процессе горения дымовые газы удаляются через
дымовую трубу ДТ1 в атмосферу.
Регулирование давления в печи осуществляется регулятором поз. 3-2,
на который поступает сигнал с датчика давления поз. 3-1. Управляющий
выходной сигнал поступает на исполнительный механизм поз. 3-6 клапана на
линии отвода дымовых газов из печи. Контроль температуры дымовых газов,
выбрасываемых в атмосферу, осуществляется датчиком поз. 13-1.
Разработана каскадная система регулирования качества горения.
Содержание кислорода в дымовых газах измеряется датчиком поз. 14-1.
Выходной сигнал с датчика поступает в контроллер. Программно
реализованный регулятор поз. 14-3 корректирует задание регулятору поз.
15-3 вспомогательной величины – расхода воздуха, измеряемого датчиком
поз.15-2. Регулирующее воздействие подается на исполнительный механизм
поз. 15-7 клапана на линии подачи воздуха на горелки.
Переключение работающих горелок и регенераторов обеспечивается
таймером поз. 9-1, работающим по определенной программе. Через каждые
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
14
30 минут осуществляется переключение запорных клапанов на линии подачи
топливного газа, управляемых исполнительными механизмами поз. 9-4 и 9-6,
запорных клапанов на линиях подачи воздуха в регенераторы, управляемых
исполнительными механизмами поз. 9-8, 9-10, 9-12, 9-14.
Также разработана одноконтурная система регулирования расхода воздуха на
барботаж. Сигнал с датчика расхода, установленного на линии подачи
воздуха на барботаж, поз. 16-1 поступает в контроллер. Программно
реализованный регулятор поз.16-3 подаёт управляющее воздействие на
исполнительный механизм поз. 16-7 клапана на линии подачи воздуха на
барботаж.
Контроль давления на трубопроводах газа, воздуха, дымовых газов
обеспечивается датчиками – реле давления поз. 6-1, 7-1 и 8-1. При падении
давления на трубопроводе газа или воздуха, при повышении давления
дымовых газов в печи отключаются электроприводы воздуходувок В1 и В2,
конвейера К1, закрывается клапан на линии подачи топливного газа в печь,
управляемый исполнительный механизм поз. 5-6.
Индикация, сигнализация предельных значений параметров
осуществляется на мониторе ЭВМ. Текущее значение выводится на печать.
Дистанционное управление исполнительными механизмами запорных и
регулирующих органов, электроприводами воздуходувок, конвейера,
загрузчиков, осуществляется оператором в режимах проверки оборудования
и в аварийных ситуациях.
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
15
5. Выбор технических средств автоматизации.
Программируемый контроллер КРОСС-500.
Новый высокопроизводительный контроллер КРОСС построен на базе
модулей фирм ЗЭиМ, РЕР (стандарт SMART 2) и последовательных
четырехпроводных синхронных дуплексных интерфейсов SP1 со скоростью
передачи 1 Мбод. Модули устанавливаются на DIN-рейку внутри шкафа
контроллера, что позволяет использовать различные типы шкафов. Базовым
блоком контроллера является процессор SM2-CPU контроллера SMART 2
фирмы PEP. Контроллер включает два типа шин с интерфейсом SP1, одна из
которых имеет протоколы с географической адресацией модулей и
предназначена для подключения модулей УСО фирмы PEP, ее
информационная емкость -14 модулей. Вторая – имеет протоколы с
логической адресацией модулей и предназначена для подключения модулей
УСО фирмы ЗЭиМ. Информационная емкость такой шины 32 модуля. Шин
второго типа может быть несколько, что позволяет увеличить
информационную емкость контроллера или вводить резервирование шин и
модулей УСО.
Все модули УСО фирмы ЗЭиМ имеют бортовой микропроцессор,
выполняющий функции:
- автономного, без участия центрального процессора, управления в
циклическом режиме процессами ввода/вывода, аналого-цифрового и
цифроаналогового преобразования, а также предварительную обработку
сигналов (фильтрации, линеаризации, автоматической калибровки,
настройки на тип сигнала аналоговых каналов);
- выбора одного из четырех интервалов интегрирования в АЦП для
повышения точности входных аналоговых каналов – 20, 40, 80, 160 мсек (12,
13, 14, 15 разрядов соответственно);
- автономного широтно-импульсного модулирования импульсных выходных
сигналов;
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
16
- непрерывной диагностики входных и выходных каналов модуля, установки
выходов в заданное состояние в аварийных ситуациях.
Программы автокалибровки и калибровочные коэффициенты
аналоговых входов и выходов интеллектуальных модулей УСО заносятся в
память встроенного процессора при его настройке на этапе производства,
чем обеспечивается взаимозаменяемость модулей во время их эксплуатации.
Интеллектуализация модулей УСО обеспечивает реализацию принципа
нечувствительности технологических программ к особенностям построения и
работы аппаратуры ввода/вывода аналоговых сигналов и датчиков этих
сигналов. Технологическая программа строятся в терминологии номеров
входных и выходных аналоговых и дискретных каналов и функций
обработки информации.
Для обеспечения простоты технического обслуживания контроллера
процессор и модули УСО фирмы ЗЭиМ имеют последовательный порт с
интерфейсом RS-232 для подключения переносного пульта настройки,
тестирования, контроля и управления модулем в автономном режиме.
Гальваническое разделение Вид разделения (индивидуальное или
групповое) зависит от типа модуля,
испытательное напряжение 500 В
Выходные аналоговые сигналы
Число выходов на модуль
постоянного состава 4
Число выходов на модуль
проектно-
компонуемого состава
До 16
Число выходов в ячейке 1,2
Шаг изменения числа выходов 1,2,4
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
17
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
18
Виды сигналов:
- унифицированные
(0-5), (0-20), (4-20) мА
Погрешности:
- предел допускаемой основной
приведенной погрешности
- предел допускаемой
дополнительной приведённой
погрешности при изменении
температуры на 10
C
0
0,1%; 0,2% в зависимости от типа
модуля 0,1%
Гальваническое разделение
Вид разделения
(индивидуальное или групповое)
зависит от типа модуля,
испытательное напряжение 500 В
Входные/Выходные сигналы
Входные дискретные сигналы
Число входов на модуль 8, 16 (группами по 8 входов)
Шаг изменения числа входов 8
Виды сигналов:
- сигнал логического <<0>>
- сигнал логический <<1>>
(0-7) В
(24 +/- 6) В
Максимальный ток 0,01 А – на один канал по цепи 24
В
Гальваническое разделение Между группами входов и
выходов, испытательное
напряжение 500 В
Выходные дискретные сигналы
Число выходов на модуль 8, 16 (группами по 8 входов)
Шаг изменения числа выходов 8
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
19
Напряжение коммутации
транзисторного выхода До 40 В
Ток коммутации До 0,3А на один канал, но не более
2А – на 8 каналов одной группы
Гальваническое разделение Между группами входов и выходов,
испытательное напряжение 500 В
Модуль импульсного регулятора
SM-PID
4 дифференциальных аналоговых
входа 0…10В, +/- 10В, 0…20мА; 10
бит 2 дискретных выхода 24 В/0,5 А
Входные-выходные дискретные сигналы терминальных блоков
Номинальное напряжение
включения (коммутации) ≡24В, ≡110В, ≡220В
Гальваническое разделение
Имеется, испытательное
напряжение 500 или 1500 В в
зависимости от вида блока
Общие функциональные параметры
Операционная система реального
времени (ОС РВ) RTOS-32
Исполнительная система
ISa GRAF Target
Языки технологического
программирования (система Isa
GRAF)
- последовательных
функциональных схем SFC;
- релейной логики LD;
- структурированного текста
ST;
- функциональных блоков FBD;
- инструкций LI;
- потоковых диаграмм FC.
Объём памяти блока центрального
процессора
- flash-память
- динамическое ОЗУ
- статическое ОЗУ
1 Мбайт
4 Мбайт
256 Мбайт
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
20
Часы реального времени Имеются (секунды-минуты-часы-
годы)
Минимальное время цикла (шаг его
изменения)
2 мс (1 мс)
Время сохранения технологических
программ при отключении питания
(flash- память)
Без ограничения времени
Параметры питания и эксплуатации
Электрическое питание
контроллера
- от сети переменного однофазного
тока с номинальным напряжением
220В (диапазон от 85 до 264В);
-от внешнего нестабилизированного
источника постоянного тока
напряжением 24В (диапазон от 18
до 36В)
Степень защиты от проникновения
твердых тел и воды ПО ГОСТ 14254
IP20
Климатическое исполнение и
категория помещений по ГОСТ
15150
УХЛ 4.2
Диапазон рабочих температур От плюс 5 до плюс 50
C
0
Относительная влажность воздуха
при температуре 35
C
0
95%
Средний срок службы ,не менее 10 лет
Параметры питания и эксплуатации
Средняя наработка на отказ:
- аналогового канала
Не менее 70000 ч
- дискретного канала Не менее 100000 ч
Электромагнитная совместимость
Контроллеры выдерживают
воздействие:
- микросекундных импульсных
помех большой энергии по ГОСТ
Р 51317.4;
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
21