Управление процессом получения стекломассы в производстве

- 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;

- 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 строится 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 КВАНТОР имеют последовательный порт с интерфейсом RS-485 для подключения переносного пульта настройки, тестирования, контроля и управления модулем в автономном режиме.

Контроллеры УК-743 компонуется одноплатным процессорным блоком и модулями связи с объектом необходимого типа и в нужном количестве.

Питание контроллера обеспечивается от двух гальванически развязанных между собой фидеров однофазной сети постоянного тока номинальным напряжением 24 В. Мощность потребляемая контроллером не превышает 100 В*А. Контроллер работает без вентиляторов.

Контроллеры УК-743 можно применять в экстремальных производственных условиях ( они эксплуатируются при температуре от -30 до +50 °С ).

Контроллеры могут работать как автономно, так и в составе вычислительной сети. При этом доступ к данным, контроль работоспособности, коррекция параметров обработки обеспечиваются как со встроенного или навесного пульта оператора-технолога, так и по сети со стороны включенных в неё комплексов, контроллеров и рабочих станций УНИКОНТ, а также ПЭВМ.

Встроенный в процессорный блок контроллер системной связи выдаёт результаты контроля УК-743 в сеть FNET ( скорость обмена 1 Мбит/сек ). Для выхода контроллера в сети Ethernet или Arcnet применяются соответствующие адаптеры.

Модули ввода/вывода МВВ:

Модули используются в процессорной архитектуре контроллера. Самостоятельного применения не имеют.

Модули ввода/вывода МВВ, разгружая вычислительные мощности БЦП, выполняют следующие функции:

o              Управление аппаратурой ввода/вывода

o              Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов

o              Предварительная обработка сигналов: устранение «дребезга» дискретных входов, фильтрация, линеаризация и корректировка

o              Учёт калибровочных коэффициентов аналоговых входов

o              Автономное управление поведением выходных каналов при включении и в различных аварийных ситуациях

o              Непрерывная диагностика и вывод сообщений об обнаруженных ошибках

o              Выполнение команд БЦП, пульта настройки PN1 или программы «Конфигуратор».

Контроллеры Ук-743 уже широко применяются в САУ газоперекачивающими агрегатами, системах учёта энергоресурсов ( газа, тепла, электроэнергии ) и других объектах.

Цифровой модуль ввода FBs-20EX; 

DI 20 x 24/60 VUC (6ES7 421–7DH00–0AB0)

      20 входов, с индивидуальной потенциальной развязкой

      Номинальное входное напряжение от 24 до 60 В (универсальное)

      Пригоден для переключателей и 2-проводных датчиков близости (BERO)

      пригоден в качестве входа с активным высоким или низким потенциалом

      Индикация групповой ошибки для внутренних неисправностей (INTF) и

      внешних неисправностей (EXTF)

      Параметризуемая диагностика

      Параметризуемое диагностическое прерывание

      Параметризуемое аппаратное прерывание

      Напряжение шины питания модуля 24В

      Параметризуемые входные задержки

Состояние процесса отображается светодиодами.

Релейный модуль вывода FBs-16EY;

DO 16 x 30/230 VUC/Rel. 5 A (6ES7422–1HH00–0AA0)

      16 выходов, потенциально развязанных в  8 группах по два канала

      Выходной ток 5 A

      Напряжение шины питания модуля 24В

      Номинальное напряжение нагрузки  В перем. тока/125 В пост. тока

Светодиоды состояния указывают состояние системы даже при

отсоединенном фронтштекере.

Аналоговый модуль ввода FBs-8AD;

AI 8 x 13 Bit  (6ES7431–1KF00–0AB0)

      8 входов для измерения напряжения/тока

      4 входа для измерения сопротивления

      произвольный выбор диапазона измерения

      разрешающая способность 13 битов

      аналоговая часть потенциально развязана относительно CPU

      Напряжение шины питания модуля 24В

      максимально допустимое синфазное напряжение между каналами и

      между опорным потенциалом подключенного датчика и MANA

      составляет 30 В перем. Тока

Аналоговый модуль вывода FBs-8AD;

AO 8 x 13 Bit  (6ES7432–1HF00–0AB0)

      8 выходов

      отдельные выходные каналы могут быть параметризованы как потенциальные выходы

      разрешающая способность 13 битов

      аналоговая часть потенциально развязана относительно CPU

      Напряжение шины питания модуля 24В

      каналов относительно MANA равно 3 В пост. тока.

Импульсный модуль вывода FBs-16PY

PO 16 x 130 VUC  (6ES7432–1HF00–0AB0)

      16 входов

      Конфигурация каналов6 16 независимых, 8 пар связанных

      Коммутируемое напряжение: ~5В, 24В.

      Максимальный коммутируемый ток: 1А

      Защита выхода: короткое замыкание, перегрузка

      Режимы работы: генерация импульса длительностью от 100 мкс. До 6 с. , частоты от 0,2Гц до 5,0 Гц различной скважности

      Индикация: по каждому каналу

      Адресация модуля: 6-битная

      Типы внешней шины: ST-bus

      Напряжение питания модуля: 5В, 24В

      Выходной сигнал: 5В.

3.3. Принципиальные электрические схемы регулирования и управления.

Разработана принципиальная электрическая схема регулирования параметрами процесса получения стекломассы в производстве стекла, которая представлена на чертеже ДП 220301.800.2010.Э3.1

На схеме показаны электрические связи между датчиками, преобразователями, модулями ввода аналоговых сигналов и  вывода импульсных сигналов.

Через автоматический выключатель SF1, обеспечивающий защиту от короткого замыкания, в схему подаётся напряжение питания 220 В, частотой 50 Гц. Блок питания контроллера U1 питается от сетевого напряжения и осуществляет преобразование напряжения 220 В в напряжение 24 В постоянного тока. Блок питания обеспечивает питанием все блоки ввода/вывода, как аналоговые и дискретные, так и импульсный модуль вывода.

Входным сигналом для аналогового модуля ввода является унифицированный токовый сигнал в диапазоне 4-20 мА.

Датчики температуры ВК1N BK2N, которые являются пирометрами, получают питание от сети, в соответствии со своими техническими требованиями, и подключены соответственно ко входам 8,9 и 13,14 аналогового модуля ввода А2.1.1.Z по двухпроводной схеме. Датчики давления ВЗ1N и уровня В1N получают питание от блока питания U2 и подключены соответственно ко входам 18,19 и 23,24 модуля аналогового ввода А2.1.1.Z по двухпроводной схеме типа «токовая петля».

Датчики расхода В2N и В3N получают питание от блока питания U3 и подключены соответственно ко входам 30,31 и 35,36 модуля аналогового ввода А2.1.1.Z по двухпроводной схеме типа «токовая петля».

В контроллере программно реализуется каскадная система регулирования температуры в зоне осветления стекловаренной печи, в которой контур на основе сигнала с  датчика температуры ВК1N является основным, а контур на основе сигнала с датчика расхода В2N является вспомогательным.

Датчик температуры ВК3N получает питание от сети напряжением 220 В и подаёт унифицированный сигнал 4-20 мА на входы 8,9 модуля аналогового ввода А2.1.2.Z по двухпроводной схеме.

Датчик концентрации кислорода в дымовых газах В4N, расположенный в дымовой трубе стекловаренной печи, получает напряжение питания 24 В от блока питания U4. Сигнал с датчика поступает на клеммы 13,14 модуля ввода аналоговых сигналов А2.1.2.Z по двухпроводной схеме типа «токовая петля».

Датчики расхода В5N и В6N получают питание от блока питания U5 напряжением 24 В. Унифицированный сигнал 4-20 мА поступает с датчиков на входы 18,19 и 23,24 модуля аналогового ввода, соответственно, по двухпроводной схеме типа «токовая петля».

Датчик температуры ВК4N питается напряжением 220 В от сети. Сигнал с датчика в виде унифицированного сигнала поступает на клеммы 8,9 модуля аналогового ввода А2.1.3.Z по двухпроводной схеме.

Блок питания U6 питает напряжением 24 В датчик концентрации кислорода в дымовых газах на выходе из питателя В7N и датчик измерения расхода В8N, унифицированные сигналы 4-20 мА с которых поступают на разъёмы 13,14 и 18,19 модуля аналогового ввода А2.1.3.Z, соответственно, по двухпроводной схеме типа «токовая петля».

Сигнал с датчика расхода В9N, который питается от блока питания U7 напряжением в 24 В, поступает на входы 23,24 модуля аналогового ввода А2.1.3.Z по двухпроводной схеме типа «токовая петля».

Модуль А2.2.1.Z формирует импульсные сигналы, которыми управляются исполнительные механизмы, посредством контактных пускателей, т.к. на данном производстве не требуется предусматривать пожаро-взрывобезопасность. Питание модуля импульсных выходных сигналов 24В постоянного тока осуществляется от блока питания контроллера.

Управляющий выходной сигнал с модуля вывода импульсных сигналов А2.2.1.Z поступает на контактный пускатель КМ1, который изменяет направление вращения исполнительного механизма М1В. Управление исполнительным механизмом в режиме ручного и автоматического управления осуществляется ключами SA1 и SA2. В ручном режиме напряжение на исполнительный механизм М1В подается от встроенного в контактный пускатель КМ1 источника питания. Ключ SA2 обеспечивает выбор режима управления, а ключ SA1 – реверсирование исполнительного механизма в ручном режиме.

Управляющий выходной сигнал с модуля вывода импульсных сигналов А2.2.1.Z поступает на контактный пускатель КМ2, который изменяет направление вращения исполнительного механизма М2В. Управление исполнительным механизмом в режиме ручного и автоматического управления осуществляется ключами SA3 и SA4. В ручном режиме напряжение на исполнительный механизм М2В подается от встроенного в контактный пускатель КМ2 источника питания. Ключ SA4 обеспечивает выбор режима управления, а ключ SA3 – реверсирование исполнительного механизма в ручном режиме.

Управляющий выходной сигнал с модуля вывода импульсных сигналов А2.2.1.Z поступает на контактный пускатель КМ3, который изменяет направление вращения исполнительного механизма М3В. Управление исполнительным механизмом в режиме ручного и автоматического управления осуществляется ключами SA5 и SA6. В ручном режиме напряжение на исполнительный механизм М3В подается от встроенного в контактный пускатель КМ3 источника питания. Ключ SA6 обеспечивает выбор режима управления, а ключ SA5 – реверсирование исполнительного механизма в ручном режиме.

Электрическая схема защиты и блокировки приведена на чертеже ДП 220301.800.2010 ЭЗ.2.

Питание модулей А2.3.1.Z, A2.3.2.Z дискретного ввода осуществляется от блока питания U1 по внутренней шине контроллера напряжением 24 В.

При повышении давления в печи выше критического значения, срабатывает датчик-реле давления Р1. Дискретный сигнал с контактов реле поступает на контакты 4,9 блока дискретного ввода А2.3.1.Z контроллера.

При падении давления в трубопроводе подачи топливного газа на горелки печи, срабатывает датчик-реле давления Р2. Дискретный сигнал поступает с контактов реле на клеммы 5,9 блока дискретного А2.3.1.Z ввода контроллера.

При падении давления в трубопроводе подачи воздуха в регенератор, срабатывает датчик-реле давления Р3. Дискретный сигнал с контактов реле поступает на клеммы 6,9 блока дискретного ввода А2.3.1.Z контроллера.

При падении давления в трубопроводе подачи топливного газа в смеситель №1, срабатывает датчик-реле давления Р4. Дискретный сигнал с контактов реле поступает на клеммы 7,9 блока дискретного ввода А2.3.1.Z контроллера.

При падении давления в трубопроводе подачи воздуха в смеситель №1, срабатывает датчик-реле давления Р5. Дискретный сигнал с контактов реле поступает на клеммы 8,9 блока дискретного ввода А2.3.1.Z контроллера.

При падении давления в трубопроводе подачи воздуха в смеситель №2, срабатывает датчик-реле давления Р6. Дискретный сигнал с контактов реле поступает на клеммы 4,9 блока дискретного ввода А2.3.2.Z контроллера.

При падении давления в трубопроводе подачи топливного газа в смеситель №2, срабатывает датчик-реле давления Р7. Дискретный сигнал с контактов реле поступает на клеммы 5,9 блока дискретного ввода А2.3.2.Z контроллера.

При погасании пламени на горелках печи, срабатывает датчик-реле контроля пламени Р8. Дискретный сигнал с контактов реле поступает на зажимы 6,9 блока дискретного ввода А2.3.2.Z контроллера.

При погасании пламени на горелках выработочного канала, срабатывает датчик-реле контроля пламени Р9. Дискретный сигнал с контактов реле поступает на зажимы 7,9 блока дискретного ввода А2.3.2.Z контроллера.

При погасании пламени на горелках питателя, срабатывает датчик-реле контроля пламени Р10. Дискретный сигнал с контактов реле поступает на зажимы 8,9 блока дискретного ввода А2.3.2.Z контроллера.