Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления

Подождите немного. Документ загружается.

350

временных харатеристи цепи обратной связи эта фнция мо-

жет быть реализована на специально выделенном онтроллере ли-

бо быть дополнительной фнцией базовой станции или любо о

онтроллера, например онтроллера правления движением.

На нижнем ровне NC-2000 расположены онтроллеры, от-

вечающие за правление техноло ичесой машиной в режиме

жесто о реально о времени. Это онтроллеры правления дви-

жением, онтроллеры элетроавтоматии, адаптивно о правле-

ния и т. д. Все онтроллеры объединены межд собой и с базовой

станцией в единю сеть и имеют индивидальный сетевой адрес.

Каждый онтроллер полчает задание от базовой станции, вы-

полняет е о и посылает базовой станции информацию о ходе вы-

полнения задания.

Данная архитетра системы позволяет полчить наивысшю

сорость ее реации на внешнее воздействие, сохранив обширные

сетевые, рафичесие и вычислительные возможности. Время от-

работи одно о цила правления движением NC-2000 не более

200 мс, при этом один онтроллер может правлять одновремен-

но 32 осями. Гарантированное время реации онтроллеров систе-

мы может дости ать 50 мс. Количество онтроллеров в системе

NC-2000 в основном определяется сетевыми возможностями.

Èñïîëíèòåëüíûå óñòðîéñòâà è äàò÷èêè

Êîíòðîëëåð 1

Êîíòðîëëåð Êîíòðîëëåð

Êîíòðîëëåð 2 Êîíòðîëëåð n

Àâòîíîìíîå

âíåøíåå

óñòðîéñòâî

Àâòîìàòèçèðîâàííîå

ðàáî÷åå ìåñòî

òåõíîëîãà 1

Àâòîìàòèçèðîâàííîå

ðàáî÷åå ìåñòî

òåõíîëîãà n

Àâòîìàòèçèðîâàííîå

ðàáî÷åå ìåñòî

Ðàáî÷àÿ

ñòàíöèÿ

öåõîâîãî äèñïåò÷åðà

Ñåòü ïðåäïðèÿòèÿ (ÃÑÐ/IP)

Ñåðâåð

...

... ...

...

Ðàáî÷àÿ

ñòàíöèÿ

Ðàáî÷àÿ

ñòàíöèÿ

Рис. 8.12. Пример производственноо часта с использованием NC-2000

351

Траетория движения инстрмента по обрабатываемой повер-

хности представляет собой сочно-ломаню линию, приближа-

ющюся  теоретичесом онтр поверхности с заданной точ-

ностью.

В обычных системах ЧПУ, чтобы перейти на следющий от-

резо этой линии, зел стана должен сначала остановиться, да-

бы ислючить «перебе » онечной точи отреза и не наршить

точность обработи. Поэтом стано постоянно работает в режи-

ме раз она/торможения и при малой длине отрезов (не более 10

мм для достижения точности трехмерной поверхности IT8) не

спевает выходить на заданню сорость подачи, что сществен-

но снижает е о реальню производительность. Чтобы преодолеть

таю ситацию, нжно заменить полное торможение торможе-

нием до неоторой величины сорости, при оторой отлонение

реальной траетории от запланированной не превышает заданно-

о допса, а для это о требется информация о последющих пе-

ремещениях инстрмента. Поэтом онтроллер правления дви-

жением NC-2000 принимает  исполнению от базовой станции

пает бферизованных адров, про раммно описывающих отде-

льные последовательные отрези запланированной траетории

движения инстрмента, просматривает е о и на основе полчен-

ной информации производит расчет тещей сорости подачи и

правляет приводами. Число бферизованных адров УП — не

менее 100 (задается в параметрах системы). Расчет частов раз-

она/торможения производится из словия отстствия превыше-

ния масимально о сорения в системе стана. Раз он/тормо-

жение может выполняться а по S-ривой, та и по линейном

заон. В резльтате при реализации правляющей про раммой

сложной траетории, представленной множеством «оротих

адров», полно о торможения в онце отдельно о адра (переме-

щения, отреза траетории) не происходит и сорость движения

инстрмента относительно за отови стремится  заданном зна-

чению подачи. В процессе отработи траетории онтроллер п-

равления движением постоянно посылает базовой станции ин-

формацию о реальном положении злов стана.

В момент за рзи и начала работы системы базовая станция

станавливает связь со всеми онтроллерами, входящими в он-

фи рацию системы. В слчае наршения сетево о обмена онт-

роллеры переходят в автономный режим работы. Базовая стан-

ция пытается восстановить с ними связь. После то о а связь

бдет восстановлена, работа системы продолжится с точи оста-

нова. В системе предсмотрена возможность аварийной переза -

рзи базовой станции, по оончании оторой станция автома-

352

тичеси станавливает связь с онтроллерами и продолжает вы-

полнение задания с точи останова. Во время переза рзи

базовой станции онтроллеры находятся в автономном режиме,

что позволяет не вылючать техноло ичесю машин и повторно

не выводить оси в ноль, то есть не проводить поис референтной

точи инрементными датчиами положения злов машины.

Следет таже добавить, что система NC-2000 позволяет вес-

ти про раммное правление несольими процессами одновре-

менно. В ней возможен а запс несольих процессов в пре-

делах одной машины (разделение ресрса), та и несольих про-

цессов на разных машинах, имеющих свои онтроллеры

(лоальный ресрс). Это позволяет использовать NC-2000 для

правления автоматичесими линиями, в том числе распределен-

ными.

Еще одна особенность NC-2000 — она позволяет запсать на

базовой станции стандартные Windows-приложения, влючая

CAD/CAM-системы. Таим образом, если на базовой станции

использовать достаточно мощню процессорню плат, она мо-

жет выполнять фнции рабоче о места онстртора-техноло а

в составе лабораторно о омплеса. В слчае прощенно о вари-

анта системы базовая станция может выполнять и фнции он-

троллера элетроавтоматии (ло ичесо о онтроллера). При

этом про раммное обеспечение онтроллера запсается на базо-

вой станции отдельным приложением и обменивается данными

с ядром NC-2000.

Реализация системы. Перейдем теперь  техничесой стороне

вопроса. Ка же оворилось, базовая станция выполнена в онс-

тртиве промышленной рабочей станции фирмы Advantech.

Внтри орпса рабочей станции станавливается процессорная

плата со встроенным видеоадаптером и онтроллером Ethernet.

Там же станавливается наопитель данных на жестом дисе

или наопитель на твердотельном дисе (в зависимости от сло-

вий эсплатации). Если NC-2000 применяется тольо в ачестве

системы правления стана с ЧПУ и не предсматривается ис-

пользование дополнительных ресрсоемих приложений (напри-

мер, CAD/CAM), вполне подходит процессорная плата с процес-

сором Pentium ММХ 266, имеющая 32 Мбайт оперативной памя-

ти. При этом, если не использется соростная эмляция УП,

за рза процессора не превышает 30%. В таих словиях вполне

нормально выполняются офисные приложения Windows.

Работая в среде Windows NT широо использются все воз-

можности операционной системы, начиная с правления про-

цессами и ончая рафиой. В то же время считается, что чело-

353

вео-машинный интерфейс стана с ЧПУ (или любой др ой

техноло ичесой машины в цеховых словиях) должен быть ма-

симально простым для персонала. Наладчи стана с ЧПУ не

должен отвлеаться на работ с интерфейсом, он решает и без то-

о сложные и требющие внимания задачи. В связи с этим интер-

фейс NC-2000 специально не использет мышь и не имеет пере-

мещаемых произвольно оон. В этом смысле большим достоинс-

твом рабочих станций является наличие фнциональной

лавиатры. Бла одаря ей без трда строится двх-, трехровне-

вый интерфейс без использования «всплывающих» меню. Раз-

меется, мышь необходима, если в процессе работы системы п-

равления использются обычные приложения Windows, но это

же дополнительная фнция.

Все онтроллеры системы NC-2000 строятся на основе про-

мышленных шасси преимщественно фирмы Advantech. Это не-

доро ая техниа для применения в словиях цеха, если нет отри-

цательных температр. В жестих словиях эсплатации (напри-

мер, в словиях литейно о производства) использется техни

фирмы Octagon Systems. Изделия этой фирмы эсплатирются в

широом диапазоне рабочих температр, не имеют вращающихся

деталей и хорошо подходят для онтроллеров, применяющихся

на необслживаемых объетах. Они традиционно использются и

хорошо себя зареомендовали. Имеется опыт их непрерывной

безотазной эсплатации в течение 8 лет.

Контроллеры оснащаются платами с процессором 486 или

Pentium ММХ — это о вполне достаточно. Ка правило, они не

имеют человео-машинно о интерфейса. В редих слчаях треб-

ются простейшие терминалы в виде индиаторной панели. За-

рза онтроллера осществляется с флэш-диса при влюче-

нии питания.

В ачестве плат расширения в онтроллере правления дви-

жением применяются в основном платы вадратрных счетчиов

и ЦАП. Это ниверсальная схема построения системы правле-

ния движением. В ачестве датчиов положения мы использем

фотоимпльсные инрементные датчии линейных и  ловых

перемещений. Контроллер элетроавтоматии оснащается в ос-

новном платами дисретно о ввода и вывода. В ачестве плат

дисретно о ввода применяются платы PCL-733. Они обеспечи-

вают альваничесю изоляцию входных си налов от объета п-

равления. Для дисретно о вывода чаще все о использется плата

PCL-731. Она не имеет альваничесой изоляции, но обладает

достаточной на рзочной способностью для подлючения сило-

вых твердо тельных модлей фирмы Grayhill. В разработах обыч-

352

тичеси станавливает связь с онтроллерами и продолжает вы-

полнение задания с точи останова. Во время переза рзи

базовой станции онтроллеры находятся в автономном режиме,

что позволяет не вылючать техноло ичесю машин и повторно

не выводить оси в ноль, то есть не проводить поис референтной

точи инрементными датчиами положения злов машины.

Следет таже добавить, что система NC-2000 позволяет вес-

ти про раммное правление несольими процессами одновре-

менно. В ней возможен а запс несольих процессов в пре-

делах одной машины (разделение ресрса), та и несольих про-

цессов на разных машинах, имеющих свои онтроллеры

(лоальный ресрс). Это позволяет использовать NC-2000 для

правления автоматичесими линиями, в том числе распределен-

ными.

Еще одна особенность NC-2000 — она позволяет запсать на

базовой станции стандартные Windows-приложения, влючая

CAD/CAM-системы. Таим образом, если на базовой станции

использовать достаточно мощню процессорню плат, она мо-

жет выполнять фнции рабоче о места онстртора-техноло а

в составе лабораторно о омплеса. В слчае прощенно о вари-

анта системы базовая станция может выполнять и фнции он-

троллера элетроавтоматии (ло ичесо о онтроллера). При

этом про раммное обеспечение онтроллера запсается на базо-

вой станции отдельным приложением и обменивается данными

с ядром NC-2000.

Реализация системы. Перейдем теперь  техничесой стороне

вопроса. Ка же оворилось, базовая станция выполнена в онс-

тртиве промышленной рабочей станции фирмы Advantech.

Внтри орпса рабочей станции станавливается процессорная

плата со встроенным видеоадаптером и онтроллером Ethernet.

Там же станавливается наопитель данных на жестом дисе

или наопитель на твердотельном дисе (в зависимости от сло-

вий эсплатации). Если NC-2000 применяется тольо в ачестве

системы правления стана с ЧПУ и не предсматривается ис-

пользование дополнительных ресрсоемих приложений (напри-

мер, CAD/CAM), вполне подходит процессорная плата с процес-

сором Pentium ММХ 266, имеющая 32 Мбайт оперативной памя-

ти. При этом, если не использется соростная эмляция УП,

за рза процессора не превышает 30%. В таих словиях вполне

нормально выполняются офисные приложения Windows.

Работая в среде Windows NT широо использются все воз-

можности операционной системы, начиная с правления про-

цессами и ончая рафиой. В то же время считается, что чело-

353

вео-машинный интерфейс стана с ЧПУ (или любой др ой

техноло ичесой машины в цеховых словиях) должен быть ма-

симально простым для персонала. Наладчи стана с ЧПУ не

должен отвлеаться на работ с интерфейсом, он решает и без то-

о сложные и требющие внимания задачи. В связи с этим интер-

фейс NC-2000 специально не использет мышь и не имеет пере-

мещаемых произвольно оон. В этом смысле большим достоинс-

твом рабочих станций является наличие фнциональной

лавиатры. Бла одаря ей без трда строится двх-, трехровне-

вый интерфейс без использования «всплывающих» меню. Раз-

меется, мышь необходима, если в процессе работы системы п-

равления использются обычные приложения Windows, но это

же дополнительная фнция.

Все онтроллеры системы NC-2000 строятся на основе про-

мышленных шасси преимщественно фирмы Advantech. Это не-

доро ая техниа для применения в словиях цеха, если нет отри-

цательных температр. В жестих словиях эсплатации (напри-

мер, в словиях литейно о производства) использется техни

фирмы Octagon Systems. Изделия этой фирмы эсплатирются в

широом диапазоне рабочих температр, не имеют вращающихся

деталей и хорошо подходят для онтроллеров, применяющихся

на необслживаемых объетах. Они традиционно использются и

хорошо себя зареомендовали. Имеется опыт их непрерывной

безотазной эсплатации в течение 8 лет.

Контроллеры оснащаются платами с процессором 486 или

Pentium ММХ — это о вполне достаточно. Ка правило, они не

имеют человео-машинно о интерфейса. В редих слчаях треб-

ются простейшие терминалы в виде индиаторной панели. За-

рза онтроллера осществляется с флэш-диса при влюче-

нии питания.

В ачестве плат расширения в онтроллере правления дви-

жением применяются в основном платы вадратрных счетчиов

и ЦАП. Это ниверсальная схема построения системы правле-

ния движением. В ачестве датчиов положения мы использем

фотоимпльсные инрементные датчии линейных и  ловых

перемещений. Контроллер элетроавтоматии оснащается в ос-

новном платами дисретно о ввода и вывода. В ачестве плат

дисретно о ввода применяются платы PCL-733. Они обеспечи-

вают альваничесю изоляцию входных си налов от объета п-

равления. Для дисретно о вывода чаще все о использется плата

PCL-731. Она не имеет альваничесой изоляции, но обладает

достаточной на рзочной способностью для подлючения сило-

вых твердо тельных модлей фирмы Grayhill. В разработах обыч-

354

но использются модли серии 70G. Они рассчитаны на то до

3,5 А, че о вполне достаточно для непосредственно о питания

большинства исполнительных стройств элетроавтоматии, та-

их а элетрома ниты, элетромфты, ма нитные псатели

и т. д. Модли 70G имеют индивидальный предохранитель, за-

щищающий модль от пере рзи, и индиатор влюченно о со-

стояния (cветодиод). Они ле о станавливаются и заменяются в

слчае необходимости. Решая с их помощью задачи оммтации

цепей и сопряжения стройств, дается сщественно повысить

надежность всей системы. Для влючения более мощных, а таже

трехфазных на рзо можно использовать силовые модли фир-

мы Оmron.

Залючение. Система NC-2000 построена по модльном при-

нцип и позволяет ибо онфи рировать ее в зависимости от

потребностей объета правления. Поэтом область применения

NC-2000 не о раничивается металлорежщими станами: она

разработана а ниверсальное базовое ядро для построения сис-

тем правления любыми машинами. В данный момент NC-2000

использется нами для построения систем правления металло-

режщим станом фрезерной рппы, промышленным роботом и

автоматичесой линией по переработе пластмасс. Мы следем

принцип общности про раммно о обеспечения. В резльтате,

совершенствя базовое ядро в одной предметной области, мы

лчшаем все системы правления, построенные на е о основе.

Каим бы ниальным ни был объет, система правления им б-

дет создана а развивающаяся и совершенствющаяся, а не а

«тпиовая ветвь». Это обле чает довлетворение постоянно рас-

тщих требований современно о производства.

Отстствие за последние три ода отазов во внедренных сис-

темах ЧПУ подтвердило правильность выбора базовых техничес-

их средств.

8.2.9. АСУТП для резерваров

с реаентами цеха редих металлов

В этом разделе описываются новая автоматизированная сис-

тема мониторин а и правления техноло ичесими процессами в

резерварах с реа ентами цеха редих металлов и омплес ме-

роприятий по ее поэтапном внедрению без останови произ-

водства и в сжатые срои. Бла одаря выбранной элементной базе

автоматизированная система отвечает требованиям высоой на-

дежности в сочетании с достаточной производительностью по

обработе измерительной информации.

355

Введение. Наряд с дальнейшим совершенствованием на

Джезаз ансом заводе редих металлов («Жезаз анредмет»)

техноло ичесо о обордования и сществющей техноло ии из-

влечения редих металлов (рения, осмия и др.) важнейшим на-

правлением повышения эффетивности производства и ачества

онечно о продта является автоматизация на основе примене-

ния новейших измерительно-вычислительных омплесов для

онтроля техноло ичесих параметров.

Требования  ачеств, надежности и безопасности систем

мониторин а и правления техноло ичесими процессами осо-

бенно возросли с введением на большинстве предприятий орно-

металлр ичесо о омплеса Респблии Казахстан про раммы

правления ачеством на основе межднародных стандартов ISO

9000 и ISO 14000. Это обстоятельство приводит  необходимости

постоянно модернизировать соответствющие информационно-

правляющие системы.

Важнейшей задачей, оторю необходимо решить при созда-

нии автоматизированной системы правления техноло ичесими

процессами извлечения редих металлов, является разработа

методов и средств онтроля техноло ичесих параметров в резер-

варах с реа ентами.

В зависимости от онретных словий на предприятии (тех-

ноло ичесих особенностей объетов, финансовых возможнос-

тей) процесс выполнения работ по оснащению новейшими изме-

рительно-вычислительными омплесами онтроля и правле-

ния может быть разовым или поэтапным. Важным ритерием

выбора здесь является возможность проведения модернизации

без останови техноло ичесо о процесса на объете.

Здесь приведем описание поэтапно о выполнения работ по

созданию системы мониторин а и правления техноло ичесими

процессами в резерварах с реа ентами цеха редих металлов.

Система чета реаентов в резерварах. В системе чета реа-

ентов в резерварах использован объемно-массовый метод изме-

рения массы жидости (ГОСТ 26976—86). В соответствии с этим

методом для измерения массы продта необходимо измерить ро-

вень, среднюю температр и приведенню плотность жидости в

резерварах, а таже провести алибров резервара (составить

алибровочные таблицы). Система чета осществляет постоян-

ное измерение ровня и температры жидости в резерварах и

производит вычисление ее массы, использя введенню относи-

тельню плотность продта и данные из алибровочных таблиц.

На основании анализа резльтатов обследования резерваров

цеха редих металлов были определены техничесие и метроло-

354

но использются модли серии 70G. Они рассчитаны на то до

3,5 А, че о вполне достаточно для непосредственно о питания

большинства исполнительных стройств элетроавтоматии, та-

их а элетрома ниты, элетромфты, ма нитные псатели

и т. д. Модли 70G имеют индивидальный предохранитель, за-

щищающий модль от пере рзи, и индиатор влюченно о со-

стояния (cветодиод). Они ле о станавливаются и заменяются в

слчае необходимости. Решая с их помощью задачи оммтации

цепей и сопряжения стройств, дается сщественно повысить

надежность всей системы. Для влючения более мощных, а таже

трехфазных на рзо можно использовать силовые модли фир-

мы Оmron.

Залючение. Система NC-2000 построена по модльном при-

нцип и позволяет ибо онфи рировать ее в зависимости от

потребностей объета правления. Поэтом область применения

NC-2000 не о раничивается металлорежщими станами: она

разработана а ниверсальное базовое ядро для построения сис-

тем правления любыми машинами. В данный момент NC-2000

использется нами для построения систем правления металло-

режщим станом фрезерной рппы, промышленным роботом и

автоматичесой линией по переработе пластмасс. Мы следем

принцип общности про раммно о обеспечения. В резльтате,

совершенствя базовое ядро в одной предметной области, мы

лчшаем все системы правления, построенные на е о основе.

Каим бы ниальным ни был объет, система правления им б-

дет создана а развивающаяся и совершенствющаяся, а не а

«тпиовая ветвь». Это обле чает довлетворение постоянно рас-

тщих требований современно о производства.

Отстствие за последние три ода отазов во внедренных сис-

темах ЧПУ подтвердило правильность выбора базовых техничес-

их средств.

8.2.9. АСУТП для резерваров

с реаентами цеха редих металлов

В этом разделе описываются новая автоматизированная сис-

тема мониторин а и правления техноло ичесими процессами в

резерварах с реа ентами цеха редих металлов и омплес ме-

роприятий по ее поэтапном внедрению без останови произ-

водства и в сжатые срои. Бла одаря выбранной элементной базе

автоматизированная система отвечает требованиям высоой на-

дежности в сочетании с достаточной производительностью по

обработе измерительной информации.

355

Введение. Наряд с дальнейшим совершенствованием на

Джезаз ансом заводе редих металлов («Жезаз анредмет»)

техноло ичесо о обордования и сществющей техноло ии из-

влечения редих металлов (рения, осмия и др.) важнейшим на-

правлением повышения эффетивности производства и ачества

онечно о продта является автоматизация на основе примене-

ния новейших измерительно-вычислительных омплесов для

онтроля техноло ичесих параметров.

Требования  ачеств, надежности и безопасности систем

мониторин а и правления техноло ичесими процессами осо-

бенно возросли с введением на большинстве предприятий орно-

металлр ичесо о омплеса Респблии Казахстан про раммы

правления ачеством на основе межднародных стандартов ISO

9000 и ISO 14000. Это обстоятельство приводит  необходимости

постоянно модернизировать соответствющие информационно-

правляющие системы.

Важнейшей задачей, оторю необходимо решить при созда-

нии автоматизированной системы правления техноло ичесими

процессами извлечения редих металлов, является разработа

методов и средств онтроля техноло ичесих параметров в резер-

варах с реа ентами.

В зависимости от онретных словий на предприятии (тех-

ноло ичесих особенностей объетов, финансовых возможнос-

тей) процесс выполнения работ по оснащению новейшими изме-

рительно-вычислительными омплесами онтроля и правле-

ния может быть разовым или поэтапным. Важным ритерием

выбора здесь является возможность проведения модернизации

без останови техноло ичесо о процесса на объете.

Здесь приведем описание поэтапно о выполнения работ по

созданию системы мониторин а и правления техноло ичесими

процессами в резерварах с реа ентами цеха редих металлов.

Система чета реаентов в резерварах. В системе чета реа-

ентов в резерварах использован объемно-массовый метод изме-

рения массы жидости (ГОСТ 26976—86). В соответствии с этим

методом для измерения массы продта необходимо измерить ро-

вень, среднюю температр и приведенню плотность жидости в

резерварах, а таже провести алибров резервара (составить

алибровочные таблицы). Система чета осществляет постоян-

ное измерение ровня и температры жидости в резерварах и

производит вычисление ее массы, использя введенню относи-

тельню плотность продта и данные из алибровочных таблиц.

На основании анализа резльтатов обследования резерваров

цеха редих металлов были определены техничесие и метроло-

356

ичесие требования  датчиам для онтроля температры и

ровня жидости в техноло ичесих емостях.

Необходимо отметить, что в техноло ичесих емостях цеха

редих металлов находится а рессивная жидость, поэтом для

онтроля ее ровня необходимо использовать бесонтатные из-

мерительные средства. Наиболее полно довлетворяют этом

требованию ровнемеры, основанные на применении астичес-

их и элетрома нитных методов.

Астичесие ровнемеры. Принцип действия астичесих

ровнемеров основан на лоации ровня звовыми импльсами,

проходящими через азовю сред и отражающимися от раницы

раздела « аз — онтролиремая среда». Для измерения ровня

астичесий преобразователь репится на верхней рыше ре-

зервара и не онтатирет с онтролиремой средой. Этот фат

обеспечивает ниверсальность астичесих ровнемеров по от-

ношению  свойствам онтролиремых сред.

Однао серийно выпсаемые отечественные астичесие

ровнемеры имеют сщественные онстртивные недостати,

основными из оторых являются недостаточная мощность зво-

во о излчателя и плохая ерметичность онстрции астичес-

о о преобразователя. Первый недостато приводит  отазам в

работе прибора при образовании онденсата на поверхности из-

лчателя, а таже  нестойчивой работе при наличии интенсив-

ных испарений и резерварах. Второй недостато значительно за-

трдняет возможность использования этих приборов для онтро-

ля ровня а рессивных сред.

Лоация ровня может производиться и сниз; при этом оп-

ределяется толщина слоя жидости над источниом и приемни-

ом льтразвовых олебаний, оторые репятся снаржи о

дн резервара. На наш вз ляд, лоация сниз в ряде слчаев (на-

пример, при измерении ровней находящихся под давлением

жидостей или сжиженных азов) может оазаться предпочти-

тельнее, та а источни и приёмни фнционирют в более

бла оприятных словиях и появляется возможность величения

масимально допстимой высоты измеряемо о ровня.

Резльтаты эспериментальных исследований поазали, что

астичесие ровнемеры позволяют онтролировать ровень ре-

а ентов с необходимой точностью в резерварах с емостью до

15 б. м.

Радарные ровнемеры. Эспериментальные исследования,

проведенные а в лабораторных словиях, та и непосредствен-

но на бае №1—1 цеха редих металлов, поазали высою эф-

фетивность и точность ровнемеров, использющих методы из-

357

мерения на основе мироволново о элетрома нитно о излче-

ния, в частности, радиолоационные (радарные) методы.

Принцип действия радарных ровнемеров таже основан на

измерении времени распространения мироволн от датчиа до

поверхности продта и обратно. В настоящее время ровнемеры

это о типа находят нее большее применение для измерения ров-

ня жидих сред. Это объясняется тем, что они дачно совмещают

в себе высою точность (по решность поряда ±1,0 мм), надеж-

ность и простот обслживания. Высоая надежность определя-

ется бесонтатностью метода, а высоая точность — частотой/

длиной волны излчаемо о си нала и незначительным (все о не-

сольо процентов даже для насыщенно о водяно о пара) ослаб-

лением си нала использемо о диапазона при прохождении через

азовю сред над измеряемым ровнем.

На бае № 1—1 были спешно проведены работы по монтаж,

наладе и внедрению в эсплатацию радарно о ровнемера типа

УЛМ-11. Работа ровнемера УЛМ-11 основана на принципе ра-

диолоации в миллиметровом диапазоне волн. Уровнемер рабо-

тает на частоте 94 ГГц, масимальная ошиба измерения ±1 мм,

диапазон измерений до 30 м.

Высоая точность измерений обеспечивается использовани-

ем прецизионной системы фазовой автоподстройи частоты и

применением спетрально о анализа с высоой разрешающей

способностью. Бла одаря использованию сверхоротих элет-

рома нитных волн ровнемер имеет малые размеры антенны по

сравнению с др ими ровнемерами. Это позволяет размещать

весь ровнемер, влючая и антенн, непосредственно на фланце

резервара с е о внешней стороны.

Анализ различных типов радарных ровнемеров позволяет

сделать вывод, что соотношение точности и размеров антенны в

значительной мере зависит от использемой частоты излчения.

Высоая точность ровнемеров, работающих на частотах 10 ГГц,

дости ается за счет использования антенны больших размеров,

что сложняет их монтаж и эсплатацию. Уровнемеры, работа-

ющие в более оротоволновом диапазоне, при той же точности

использют антенны с меньшими еометричесими размерами,

что значительно прощает их монтаж и эсплатацию. Данное

обстоятельство послжило основанием для выбора в ачестве

первично о датчиа радарно о ровнемера типа УЛМ-11 для ре-

зерваров, имеющих объем более 15 б. м.

Специализированный измерительно-вычислительный омплес.

В ОАО «Казчерметавтоматиа» разработан специализированный

измерительно-вычислительный омплес (ИВК) для онтроля

356

ичесие требования  датчиам для онтроля температры и

ровня жидости в техноло ичесих емостях.

Необходимо отметить, что в техноло ичесих емостях цеха

редих металлов находится а рессивная жидость, поэтом для

онтроля ее ровня необходимо использовать бесонтатные из-

мерительные средства. Наиболее полно довлетворяют этом

требованию ровнемеры, основанные на применении астичес-

их и элетрома нитных методов.

Астичесие ровнемеры. Принцип действия астичесих

ровнемеров основан на лоации ровня звовыми импльсами,

проходящими через азовю сред и отражающимися от раницы

раздела « аз — онтролиремая среда». Для измерения ровня

астичесий преобразователь репится на верхней рыше ре-

зервара и не онтатирет с онтролиремой средой. Этот фат

обеспечивает ниверсальность астичесих ровнемеров по от-

ношению  свойствам онтролиремых сред.

Однао серийно выпсаемые отечественные астичесие

ровнемеры имеют сщественные онстртивные недостати,

основными из оторых являются недостаточная мощность зво-

во о излчателя и плохая ерметичность онстрции астичес-

о о преобразователя. Первый недостато приводит  отазам в

работе прибора при образовании онденсата на поверхности из-

лчателя, а таже  нестойчивой работе при наличии интенсив-

ных испарений и резерварах. Второй недостато значительно за-

трдняет возможность использования этих приборов для онтро-

ля ровня а рессивных сред.

Лоация ровня может производиться и сниз; при этом оп-

ределяется толщина слоя жидости над источниом и приемни-

ом льтразвовых олебаний, оторые репятся снаржи о

дн резервара. На наш вз ляд, лоация сниз в ряде слчаев (на-

пример, при измерении ровней находящихся под давлением

жидостей или сжиженных азов) может оазаться предпочти-

тельнее, та а источни и приёмни фнционирют в более

бла оприятных словиях и появляется возможность величения

масимально допстимой высоты измеряемо о ровня.

Резльтаты эспериментальных исследований поазали, что

астичесие ровнемеры позволяют онтролировать ровень ре-

а ентов с необходимой точностью в резерварах с емостью до

15 б. м.

Радарные ровнемеры. Эспериментальные исследования,

проведенные а в лабораторных словиях, та и непосредствен-

но на бае №1—1 цеха редих металлов, поазали высою эф-

фетивность и точность ровнемеров, использющих методы из-

357

мерения на основе мироволново о элетрома нитно о излче-

ния, в частности, радиолоационные (радарные) методы.

Принцип действия радарных ровнемеров таже основан на

измерении времени распространения мироволн от датчиа до

поверхности продта и обратно. В настоящее время ровнемеры

это о типа находят нее большее применение для измерения ров-

ня жидих сред. Это объясняется тем, что они дачно совмещают

в себе высою точность (по решность поряда ±1,0 мм), надеж-

ность и простот обслживания. Высоая надежность определя-

ется бесонтатностью метода, а высоая точность — частотой/

длиной волны излчаемо о си нала и незначительным (все о не-

сольо процентов даже для насыщенно о водяно о пара) ослаб-

лением си нала использемо о диапазона при прохождении через

азовю сред над измеряемым ровнем.

На бае № 1—1 были спешно проведены работы по монтаж,

наладе и внедрению в эсплатацию радарно о ровнемера типа

УЛМ-11. Работа ровнемера УЛМ-11 основана на принципе ра-

диолоации в миллиметровом диапазоне волн. Уровнемер рабо-

тает на частоте 94 ГГц, масимальная ошиба измерения ±1 мм,

диапазон измерений до 30 м.

Высоая точность измерений обеспечивается использовани-

ем прецизионной системы фазовой автоподстройи частоты и

применением спетрально о анализа с высоой разрешающей

способностью. Бла одаря использованию сверхоротих элет-

рома нитных волн ровнемер имеет малые размеры антенны по

сравнению с др ими ровнемерами. Это позволяет размещать

весь ровнемер, влючая и антенн, непосредственно на фланце

резервара с е о внешней стороны.

Анализ различных типов радарных ровнемеров позволяет

сделать вывод, что соотношение точности и размеров антенны в

значительной мере зависит от использемой частоты излчения.

Высоая точность ровнемеров, работающих на частотах 10 ГГц,

дости ается за счет использования антенны больших размеров,

что сложняет их монтаж и эсплатацию. Уровнемеры, работа-

ющие в более оротоволновом диапазоне, при той же точности

использют антенны с меньшими еометричесими размерами,

что значительно прощает их монтаж и эсплатацию. Данное

обстоятельство послжило основанием для выбора в ачестве

первично о датчиа радарно о ровнемера типа УЛМ-11 для ре-

зерваров, имеющих объем более 15 б. м.

Специализированный измерительно-вычислительный омплес.

В ОАО «Казчерметавтоматиа» разработан специализированный

измерительно-вычислительный омплес (ИВК) для онтроля

358

температры и ровня реа ентов в техноло ичесих емостях це-

ха редих металлов (ИВКТ-7685). Стртрная схема ИВК при-

ведена на рис. 8.13.

ИВК разработан на основе использования модля мироон-

троллера типа CPU 188-5MX в формате MicroPC фирмы Fastwel.

Модль CPU188-5MX позволяет наиболее полно реализовать за-

дачи, поставленные на этапе разработи омплеса, при е о от-

носительно невысоой стоимости. Е о фнциональные возмож-

ности допсают подлючение внешних стройств и ор аниза-

цию связи с омпьютером верхне о ровня АСУТП через

интерфейсы RS-485 или RS-232; через ниверсальный порт вво-

да-вывода реализются фнции правления индиацией, онт-

роля цепей термопреобразователей сопротивления, правления

си нальными и исполнительными стройствами. Данная плата

широо использется в разработах ОАО «Казчерметавтомати-

а», и имеется положительный опыт ее эсплатации в словиях

резо онтинентально о лимата в составе ряда измерительно-

вычислительных омплесов для онтроля техноло ичесих па-

раметров на предприятиях орно-металлр ичесо о омплеса

Респблии Казахстан.

ИВК работает следющим образом. При влючении питания

прибор автоматичеси производит самотестирование для опреде-

ления работоспособности. При обнаржении внтренней неис-

правности прибор преращает работ. По завершении теста опре-

деляется наличие подлюченных датчиов, становленных на

техноло ичесих емостях (баах, резерварах), состояние датчи-

ов записывается в ОЗУ. Далее определяется первый по спис

резервар и происходит обработа информации, полченной с

датчиов ровня и термопреобразователей сопротивления. Вы-

числяются объем заполнения (со ласно онфи рации баа),

температра (со ласно номинальным статистичесим харате-

ристиам, рассчитанным по ГОСТ 6651—84) и записываются в

ОЗУ прибора. Параллельно информация передается в омпьютер

верхне о ровня и на выносное табло. Кроме это о, при достиже-

нии становленно о поро а (он задается с лавиатры) срабаты-

вает стройство си нализации (звовое, световое), после че о

происходит определение номера теще о резервара и опрос

лавиатры. Если была нажата лавиша, происходит обработа,

то есть изменение становленных параметров и возвращение в

основной тест про раммы. Если лавиша не нажата, то опраши-

ваются датчии следюще о резервара, то есть про рамма рабо-

тает в циле. Бло-схема ал оритма работы ИВК приведена на

рис. 8.14.

359

Èñòî÷íèê

îïîðíîãî òîêà

(íàïðÿæåíèÿ)

Íà äðóãèå òàáëî,

èñïîëíèòåëüíûå ìåõàíèçìû

è âåðõíèé óðîâåíü ÀÑÓ ÒÏ

Ïîðò

êëàâèà-

òóðû

Ïîðò

ÆÊÈ

Òàáëî

Ïëàòà

èíäèêàöèè

Ëèöåâàÿ

ïàíåëü

Ëèöåâàÿ

ïàíåëü

ÀÖÏ

ADAM-4011D

50 Ãö

Êîììóòàòîð è

âõîäíîé óñèëèòåëü

àíàëîãîâûõ ñèãíàëîâ

Íà âòîðè÷íûå ïðèáîðû

(4...20 ìÀ)

Ìîäóëü ìèêðîêîíòðîëëåðà CPU 188-5MX

Ìèêðîêîíòðîëëåð

~220 Â

RS-485

COM2

UNIO-48

COM1

Óñòðîéñòâî îáðàáîòêè

Êëàâèàòóðà

ÁÏ

ÖÀÏ

Áëîê êîììóòàöèè

~220 Â,

Òn Ón

Ò2 Ó2

Ò1 Ó1

. . . . . .

Рис. 8.13. Стртрная схема ИВКТ-7685

Условные обозначения: T — датчи температры; У — датчи ровня; АЦП — аналоо-цифровой преобразователь;

;

ЦАП — цифро-аналоовый преобразователь; БП — бло питания; ЖКИ — жидористалличесий индиатор;

;

UNIO-48 — ниверсальный порт дисретноо ввода-вывода (48 аналов)

358

температры и ровня реа ентов в техноло ичесих емостях це-

ха редих металлов (ИВКТ-7685). Стртрная схема ИВК при-

ведена на рис. 8.13.

ИВК разработан на основе использования модля мироон-

троллера типа CPU 188-5MX в формате MicroPC фирмы Fastwel.

Модль CPU188-5MX позволяет наиболее полно реализовать за-

дачи, поставленные на этапе разработи омплеса, при е о от-

носительно невысоой стоимости. Е о фнциональные возмож-

ности допсают подлючение внешних стройств и ор аниза-

цию связи с омпьютером верхне о ровня АСУТП через

интерфейсы RS-485 или RS-232; через ниверсальный порт вво-

да-вывода реализются фнции правления индиацией, онт-

роля цепей термопреобразователей сопротивления, правления

си нальными и исполнительными стройствами. Данная плата

широо использется в разработах ОАО «Казчерметавтомати-

а», и имеется положительный опыт ее эсплатации в словиях

резо онтинентально о лимата в составе ряда измерительно-

вычислительных омплесов для онтроля техноло ичесих па-

раметров на предприятиях орно-металлр ичесо о омплеса

Респблии Казахстан.

ИВК работает следющим образом. При влючении питания

прибор автоматичеси производит самотестирование для опреде-

ления работоспособности. При обнаржении внтренней неис-

правности прибор преращает работ. По завершении теста опре-

деляется наличие подлюченных датчиов, становленных на

техноло ичесих емостях (баах, резерварах), состояние датчи-

ов записывается в ОЗУ. Далее определяется первый по спис

резервар и происходит обработа информации, полченной с

датчиов ровня и термопреобразователей сопротивления. Вы-

числяются объем заполнения (со ласно онфи рации баа),

температра (со ласно номинальным статистичесим харате-

ристиам, рассчитанным по ГОСТ 6651—84) и записываются в

ОЗУ прибора. Параллельно информация передается в омпьютер

верхне о ровня и на выносное табло. Кроме это о, при достиже-

нии становленно о поро а (он задается с лавиатры) срабаты-

вает стройство си нализации (звовое, световое), после че о

происходит определение номера теще о резервара и опрос

лавиатры. Если была нажата лавиша, происходит обработа,

то есть изменение становленных параметров и возвращение в

основной тест про раммы. Если лавиша не нажата, то опраши-

ваются датчии следюще о резервара, то есть про рамма рабо-

тает в циле. Бло-схема ал оритма работы ИВК приведена на

рис. 8.14.

359

Èñòî÷íèê

îïîðíîãî òîêà

(íàïðÿæåíèÿ)

Íà äðóãèå òàáëî,

èñïîëíèòåëüíûå ìåõàíèçìû

è âåðõíèé óðîâåíü ÀÑÓ ÒÏ

Ïîðò

êëàâèà-

òóðû

Ïîðò

ÆÊÈ

Òàáëî

Ïëàòà

èíäèêàöèè

Ëèöåâàÿ

ïàíåëü

Ëèöåâàÿ

ïàíåëü

ÀÖÏ

ADAM-4011D

50 Ãö

Êîììóòàòîð è

âõîäíîé óñèëèòåëü

àíàëîãîâûõ ñèãíàëîâ

Íà âòîðè÷íûå ïðèáîðû

(4...20 ìÀ)

Ìîäóëü ìèêðîêîíòðîëëåðà CPU 188-5MX

Ìèêðîêîíòðîëëåð

~220 Â

RS-485

COM2

UNIO-48

COM1

Óñòðîéñòâî îáðàáîòêè

Êëàâèàòóðà

ÁÏ

ÖÀÏ

Áëîê êîììóòàöèè

~220 Â,

Òn Ón

Ò2 Ó2

Ò1 Ó1

. . . . . .

Рис. 8.13. Стртрная схема ИВКТ-7685

Условные обозначения: T — датчи температры; У — датчи ровня; АЦП — аналоо-цифровой преобразователь;

;

ЦАП — цифро-аналоовый преобразователь; БП — бло питания; ЖКИ — жидористалличесий индиатор;

;

UNIO-48 — ниверсальный порт дисретноо ввода-вывода (48 аналов)

360

2 Âíóòðåííèé

òåñò

5 Êîíòðîëü

ïîäêëþ÷åííûõ

äàò÷èêîâ,

çàïèñü â ïàìÿòü

6 Îïðîñ

óðîâíåìåðà

òåêóùåãî áàêà

7 Çàïèñü

11 Îïðîñ ÒÑÌ 50

òåêóùåãî áàêà

12 Çàïèñü

çíà÷åíèé â ÎÇÓ

13 Âûâîä

èíôîðìàöèè

íà òàáëî

òåêóùåãî áàêà

14 Âûâîä

èíôîðìàöèè

â êîìïüþòåð

15 Ïåðåõîä

ê îïðîñó

çíà÷åíèé â ÎÇÓ

ñëåäóþùåãî áàêà

18 Èçìåíåíèå

8 Êîíòðîëü

óðîâíÿ

16 Îïðîñ

êëàâèàòóðû

17 Êëàâèøà

íàæàòà?

ïàðàìåòðîâ

10 Çâóêîâàÿ

èëè ñâåòîâàÿ

ñèãíàëèçàöèÿ

1 Íà÷àëî

Äà

Íåò

4 Êîíåö

9 Áàê ïîëíûé?

3 Èñïðàâåí?

Рис. 8.14. Бло-схема алоритма работы ИВК

361

Анало овые си налы с термопреобразователей сопротивле-

ний типа ТСМ-50 через оммтатор постпают на вход АЦП

ADAM-4011 D (фирма Advantech) и по интерфейс RS-485 пере-

даются в цифровом виде на модль мироонтроллера, де про-

исходит определение температры техноло ичесой жидости

в резерваре по заложенной номинальной статистичесой хара-

теристие ТСМ-50 (ГОСТ 6651—84) с дальнейшей передачей по-

лченных данных на табло и в омпьютер более высоо о ровня.

Источни опорно о тоа (напряжения) формирет измеритель-

ные тои для ТСМ-50 и опорные напряжения для проведения ав-

томатичесой алиброви анало овых аналов.

Опрос ровнемеров и полчение информации от них проис-

ходит по интерфейс RS-485 в цифровом виде. Модль миро-

онтроллера CPU 188-5МХ производит вычисление объема по

полченным данным и таже передает информацию на табло и

омпьютер более высоо о ровня.

Клавиатра слжит для ввода основных параметров, опреде-

ляющих рабочие диапазоны прибора (размеры резервара, диапа-

зон измерения температры, оэффициент для омпенсации из-

менений расстояния от ровнемера до поверхности жидости).

Плата индиации использется оператором для онтроля из-

менений параметров прибора, та а данная информация на

табло не отображается. Кроме то о, на плате индиации с помо-

щью лавиатры можно просмотреть тещие значения парамет-

ров любой техноло ичесой емости.

Прибор анало ично работает по остальным аналам и отсле-

живает все изменения и в др их резерварах.

Для работы специализированно о ИВК с датчиами через

шин fieldbus предсмотрен вариант исполнения омплеса с

возможностью подлючения интеллетальных интерфейсных

плат фирмы Hilscher, обеспечивающих достп  различным про-

мышленным сетям. В этом слчае платы ИВК и интерфейсные

платы размещаются в монтажном арасе с 8-разрядной шиной

ISA.

Кроме то о, омплес допсает подлючение датчиов и ис-

полнительных стройств через AS-интерфейсы и шлюзы фирмы

Pepperl+Fuchs, что расширяет оммтационные возможности

ИВК и номенлатр допстимых стройств нижне о ровня.

Обеспечение точности измерений. Для обеспечения точности

измерений в ал оритме работы специализированно о омплеса

ИВКТ-7685 предсмотрена возможность автоматичесой алиб-

рови анало овых аналов с целью омпенсации по решностей и

странения дрейфа оэффициента силения и смешения нлево-