Разработка системы автоматического управления котлом КВГМ – 100 на базе современного программируемого логического контроллера SLC 500 фирмы AllenBradley

Содержание

	Введение	3

	1 Описание и характеристика технологического объекта управления	5

	1.1 Общие понятия о котельной установке	5

	1.2 Описание технологического процесса	6

	1.3 Состав и описание объекта автоматизации	8

	2. Автоматизация процесса нагрева сетевой воды	12

	2.1 Описание функциональной схемы автоматизации нагрева сетевой воды	12

	3. Обоснование и выбор комплекса технических средств для автоматизации технологического процесса	15

	3.1 Схема внешних электрических соединений	20

	4. Программируемый логический контроллер в системе автоматизации котельной	21

	4.1 Выбор типа контроллера	21

	5. Расчет системы автоматического регулирования температуры поды на выходе котла.	28

	5.1 Оценка качества переходного процесса при воздействии ступенчатой функции	28

	5.2 Динамические характеристики и передаточная функция объекта регулирования	29

	5.3 Структура рассчитываемой CAP	31

		5.4	Выбор закона регулировании	32

		5.5	Определение оптимальных настроек Пи-регулятора	32








Аннотация 

В данной выпускной квалификационной работе ставится задача о разработке системы автоматического управления котлом КВГМ – 100 на базе современного программируемого логического контроллера SLC 500 фирмы AllenBradley.

        Данное мероприятие имеет ряд преимуществ, а именно: разрабатываемая система позволит увеличить производительность котлоагрегата, сократить число аварий, повысить точность и надежность измерений.

В работе изложено описание модернизации котла КВГМ-100, а также выполнены следующие расчеты: расчет системы автоматического регулирования, экономический расчет.

Работа содержит пояснительную записку объемом 130 стр., вкл. 8 табл., 12 рис., 3 прил., библ. список из 18 наим. и 11 чертежей формата А1.



Abstract

In this final qualification operation the task about development of the system of automatic control of the boiler KVGM – 100 on the basis of the modern programmable logic controller of SLC 500 of Allen Bradley is set.

        This action has a row of advantages, namely: the developed system will allow to increase boiler unit productivity, to reduce number of accidents, to increase the accuracy and reliability of measurements.

In operation the description of upgrade of the boiler KVGM-100 is explained, and also the following calculations are executed: calculation of system of automatic control, economic calculation.

Work contains the explanatory note of 130 p., incl. 8 tab., 12 fig., 3 enc., библ. list of the 18th employment. and 11 drawings of the A1 format.









Введение

В  время в  возникла  когда  установки  острую  в  технологического  и  средств  контроля и  Оборудование  котельных  15-20 и  лет,  его  ресурс   оно  устарело.

Наилучшим  в этой  является  полномасштабных  АСУ ТП  устаревших  а  внедрение  технологического  позволяющего  использовать  систем  и тем  добиться  нового  технологии.  подход  оправдан и по  затрат на  и по  эффективности, а  в силу  реализовать  круг  мероприятий и  общую   производства.   подобного   является  АСУ ТП  котлоагрегата  

Водогрейный  является  установкой, в  эксплуатации  с  динамикой  связанные  собой  параметры. АСУ ТП  оптимизировать эти  по  экологическим,  и  показателям.  главных  создания   системы   выделить  

-	обеспечение безопасного технологического режима котельных агрегатов;

-	снижение расходов топлива и электроэнергии;

-	увеличение срока службы технологического оборудования;

-	снижение вредных выбросов в атмосферу

-	улучшение условий труда эксплуатационного персонала. 

Цель данной выпускной работы – разработка автоматизированной системы контроля и управления технологических параметров котлоагрегатаКВГМ-100 на основе многофункционального микропроцессорного контроллера SLC 500 фирмы Allen-Bradley. 




1 Описание и характеристика технологического объекта управления

1.1 Общие понятия о котельной установке

Котельная  представляет  комплекс  размещенных в  помещениях и  для  химической  топлива в  энергию пара или  воды.  элементами  котельной  котел,  питательные,  и  устройства. К  элементам  котельных  устройства для  топливовоздушной  подогрева  очистки   газов,   теплового   и  автоматизации,   водоподготовки.

Водогрейный  -  имеющее  обогреваемую  сжигаемого в ней  и  для  воды,  под  выше  и  в  теплоносителя  вне  устройства.

Топочное  (топка)  для  топлива и  его  энергии в  продуктов  газов. Для  газа  камерную  и  газовые  

Питательные и  устройства  баки,  предназначены для  воды в  или  сеть  отопления), а  циркуляции воды   котельной  

Тягодутьевые  состоят из  вентиляторов,  воздуховодов,  дымососов и  трубы, с  которых  подача  количества  в  и  продуктов  (дымовых  по  котла, а  удаление их в  Продукты   топлива,   по   котла и  с его  нагрева,  тепловую  воде.

К  элементам  установки  также  экономайзер,  для  воды, и  для  питательной  

Топка,  водяной  в  составляют  агрегат.

Различают 

-	отопительные;

-	отопительно-производительные;

-	производственные.

Отопительные  предназначены для  горячей воды на  вентиляцию и  водоснабжение  производственных и  зданий.  воды  котельных  мощности  70 - 95°С (но не выше  крупных  - 70 -  Ниже   отопительные   на  топливе.

В  время  широкое  получили  типа КВГМ  Водогрейным  серия  водогрейных  для  на  и  топливе.

Котел КВГМ - 100  100  предназначен для  горячей воды с  до  для  в  отопления,  и  водоснабжения  промышленного и  назначения.  используется как в  режиме так и в  т. е. для  сетевой воды от 70 до  и от 110 до  Котел   работать  с  расходом  



1.2 Описание технологического процесса

Сетевая вода температурой 70?С, давлением 0,55 МПа по трубопроводу подаётся в коллектор сетевых насосов. На городской котельной предусмотрена установка блока из четырех насосов. Сетевые насосы повышают давление сетевой воды до 1,65 МПа и производят перемещение теплоносителя в системе отоплении по замкнутому контуру от источника тепла (котла) к потребителю. Из напорного коллектора сетевых насосов сетевая вода по трубопроводу поступает во входной коллектор котла КВГМ-100.

Сетевая вода проходит по трубам котла, где нагревается газами, образовавшимися в результате сжигания газо-воздушной смеси либо смеси воздуха и мазута, который используется на котельной в качестве резервного топлива. В котле имеется экономайзер, предназначенный для более эффективного использования тепла продуктов сгорания (дымовых газов).

Из выходного коллектора котла сетевая вода температурой до 150°С и давлением 1,48 МПа по трубопроводам поступает в общий выходной коллектор.

Поддержание температуры сетевой воды, подаваемой в теплосеть, на требуемом уровне производится с помощью регулятора температуры сетевой воды, первичный измерительный преобразователь которого находится за выходной задвижкой, а два регулирующих органа с исполнительными механизмами через перемычки связывают напорный коллектор сетевых насосов и выходной коллектор водогрейных котлов .

Топочная камера котла предназначена для сжигания высокосернистых мазутов и природного газа. Топочная камера оборудована тремя ротационными газо-мазутными горелками. Они предназначены для распыления мазута и смешивания его с воздухом, поступающим в ядро факела. Каждая горелка имеет автономный регулятор первичного воздуха ЗОЦС 85. Давление газа перед горелкой - 40000 кПа. Давление мазута перед форсункой не выше 200 кПа.

Газо-мазутные горелки РГМГ-30 с ротационными форсунками Р-3500 установлены на фронтовой стене топки треугольником вершиной вверх. Горелки предназначены для раздельного сжигания газа и мазута. Производительность одной горелки по газу 4175 м3/час, по мазуту -3835кг/час. К горелкам подводится два потока воздуха – первичный и общий. 

Регулирование теплопроизводительности котла в диапазоне нагрузок 40- 100Гкал/ч производится при работе трёх горелок изменением давления топлива. Снижение тепло производительности с 40 до 25 Гкал/ч обеспечивается при работе двух нижних горелок. Таким образом, можно достигнуть уменьшения тепло производительности котлоагрегата до 25% от его номинальной величины.

Для увеличения теплопроизводительности котла при ручном регулировании сначала увеличивают тягу, расход воздуха, а затем расход топлива; при уменьшении тепло производительности сначала уменьшают расход топлива, а затем расход воздуха и тягу.

Для нормальной работы котла устанавливают определённую скорость движения горячих газов по газоходам котла и удаления в атмосферу продуктов сжигаемого топлива.

Движение воздуха и дымовых газов в котле осуществляется с помощью тягодутьевых устройств, в состав которых входят: дутьевой вентилятор, дымосос и дымовая труба.

В качестве отсекающего органа на газопроводе применяется предохранительный клапан, управляемый электромагнитом. После отсечки топлива подаётся зрительный и звуковой сигнал. Розжиг запальника при пуске котла осуществляется дистанционно. Перед розжигом необходима тщательная вентиляция топки и газоходов котла.

1.3 Состав и описание объекта автоматизации

Объект управления включает в себя следующее технологическое оборудование:

Таблица 1Состав оборудования

№ п/п

Наименование оборудования, характеристика

Количество

1

2

3

1

Водогрейный прямоточный котел типа КВГМ- 100

1

2

Запально-сигнализирующие устройства пневматические инжекционные с индикацией пламени запальника ЗСУ-ПИ-45-L

3

3

Ротационные газо-мазутные горелки типа РГМГ-30

3

4

Дымосос

2

5

Дутьевой вентилятор

2



Основные технологические параметры котла представлены в таблице 2.

Таблица 2 Основные технологические параметры котла КВГМ- 100

№

Наименование параметра

Единицы измерения

Величина

1

Номинальная

теплопроизводительность

Гкал/час

100

2

Давление воды:

- расчётное

- минимальное на выходе из

коллектора

Па



2,5*106

1,0*106

3

Температура воды:

- на входе (основной режим)

- на входе (пиковый режим)

- на выходе (основной режим)

- на выходе (пиковый режим)

°С



70

110

150

170

4

Расход воды:

- основной режим

- пиковый режим

Кг/с



343,1

683,3

5

Гидравлическое сопротивление:

- основной режим

- пиковый режим

Па



0,079*106

0,165*106

6

Температура уходящих газов:

-на газе

- на мазуте

°С



     138

180

7

КПД (брутто) при номинальной

нагрузке:

- на газе

- на мазуте

%





92,7

91,3

9

Расход воздуха

м3/с

38

10

Теплонапряжение топочного объёма:

- на газе

- на мазуте

ккал/(м3*с)





278*10^3

280*10^3

11

Сопротивление газового тракта

Па

1190

12

Объём топочной камеры

м3

388

13

Площадь поверхности нагрева:

- радиационная

- конвективная

м2



     325

2385



После включения напряжения питания электромагнитного клапана топливный газ поступает к запальнику, в течение 2-5с ( в зависимости от длины запальника) происходит заполнение корпуса газо-воздушной смесью.

Подаются кратковременные (не более 1с с паузой 5с) импульсы напряжения на индукционную свечу зажигания, смесь зажигается и информация о появлении факела запальника передаётся от датчика на сигнализатор горения. 

ЗСУ предназначены для розжига мазутных и газовых горелок любой производительности на котлах под разрежением и с уравновешенной тягой, работают на природном газе, пропан бутановой смеси и осуществляют контроль собственного факела и факела горелки.

Запальное устройство может быть включено в общую схему автоматики котла, либо работать самостоятельно.

Структура условного обозначения запального устройства:

ЗСУ-ПИ-45-L – запально-сигнализирующее устройство, пневматическое, инжекционное, диаметр ствола 45мм, L- длина погружаемой части в мм;

ЛУЧ-1 – электронный прибор, регистрирующий наличие-отсутствие факела запальника и (или) горелки;

СИ-03-220 – свеча индукционная, сужащая для розжига запальника;

ЭК – газо-плотный отсечной клапан с электромагнитным приводом. 

Ротационные газо-мазутные горелки типа РГМГ-30 применяются для установки на стальных водогрейных котлах типа КВГМ. Горелки комбинированные могут применяться для сжигания мазута марки 40 и 100 по ГОСТ 10585-75 и природного газа (либо пропанобутановой смеси).

Горелка состоит из ротационной форсунки, газовой части, лопаточного аппарата, короба первичного воздуха, запально-защитного устройства и патрубка с шибером. Горелка распыляет мазут при помощи завихрителя первичного воздуха, электродвигателя и распыляющего стакана.

Горелки РГМГ характеризуются параметрами, приведёнными в таблице 3. 

Таблица 3 – Технические характеристики горелки РГМГ - 30

№

Наименование параметра

Единицы измерения

Величина

1

Тепловая мощность

МВт

Гкал/час

38,9

33,4

2

Расход топлива:

- для мазута

-для газа



кг/ч

м3/ч



3540

3925

3

Вязкость мазута

°ВУ

0,6-0,8

4

Температура воздуха

°С

10-50

5

Давление мазута перед форсункой

Па

197*103

6

Давление газа перед горелкой

Па

40180*103

7

Аэродинамическое сопротивление горелки по вторичному воздуху

Па

8830

8

Мощность электродвигателя вентилятора первичного воздуха



кВт



13

9

Аэродинамическое сопротивление горелки по вторичному воздуху

Па

2450

10

Мощность электродвигателя форсунки

кВт

3,0

11

Масса горелки

кг

783

12

Диапазон регулирования производительности горелки

%

10-100



Вытяжной вентилятор предназначен для отсоса дымовых газов из котлоагрегата рассчитан на продолжительный режим работы в помещении и ив открытом воздухе в условиях умеренного климата. Привод осуществляется от асинхронного электродвигателя. Тип электродвигателя -ДА 3013-14МУ1. мощность 250 кВт, напряжение питания 6кВ, частота вращения 600 об/мин.

Дутьевой вентилятор типа ВДН-18П с приводом от электродвигателя типа ДА 30-12-55-6/8м мощностью 250кВт предназначен для подачи воздуха в топку котельных агрегатов. Представляет собой центробежную машину одностороннего всасывания. Регулирование производительностипроисходит с помощью направляющего аппарата осевого типа (шибера), которые рассчитаны на привод от исполнительного электрического механизма типа МЭО- 160. Привод вентиляторов осуществляется от электродвигателей, соединяющихся с валом ходовой части вентилятора при помощи упругой втулочно-кольцевой муфты. 



2. Автоматизация процесса нагрева сетевой воды

2.1 Описание функциональной схемы автоматизации нагрева сетевой воды

Объёмы автоматизации котельной установки определяются из условия обеспечения её работы без постоянного оперативного персонала, с формированием аварийных сигналов оповещения и аварийной остановки котла при возникновении аварийной ситуации и пожаре.

Аварийная остановка котла производится в следующих случаях:

-	погасание факела в топке более чем на 2 секунды;

-	недопустимое понижение давления газа или мазута за регулирующими клапанами более чем на 10 секунд;

-	недопустимое повышение давления газа или мазута за регулирующими клапанами более чем на 10 секунд;

-	недопустимое понижение или повышение давления сетевой воды на выходе из котла более чем на 10 секунд;

-	снижение расхода воды через котёл ниже минимально допустимого значения более чем на 10 секунд;

-	недопустимое снижение разрежения в топке котла более чем на 10 секунд;

-	повышение температуры воды на выходе из котла выше максимально допустимого на 5°С;

-	исчезновение напряжения на устройствах дистанционного и автоматического управления и на всех контрольно-измерительных приборах.

Для котлоагрегата предусматривается автоматическое регулирование следующих технологических параметров:

Таблица 4 

Наименование стадий процесса, аппарата, показатели режима

Единица

измерения

Допустимые пределы технологических параметров

Примечание









Температура воды от котла 

?С



145-150

Регистрация 

Регулирование

Показание 

Сигнализация 

Разрежение в топке котла

МПа

0,2 – 0,3

Регулирование 

Управление

Показание

Сигнализация

Давление воды на выходе из котла 

МПа

1,38 - 1,48 

Регистрация 

Регулирование

Показания



Давление газа перед горелкой

МПа

39,5 - 40

Сигнализация 

Регистрация 

Регулирование

Управление 

Показание

Давление мазута перед форсункой

кПа

195 - 200

Сигнализация

Регистрация

Управление

Показания



Расход  воды через котел

Кг/с

340 - 343

Сигнализация

Регистрация

Управление

Показания



Расход газа на запальник

м3/ч

4-10 

Сигнализация

Показания

Регистрация



Первый контур регулирования – регулятор температуры сетевой воды от котла воспринимает сигнал – температуру сетевой воды за котлом – и, воздействуя через исполнительный механизм (ИМ) и регулирующий орган (РО) на подачу топлива к горелкам, поддерживает температуру воды постоянной и равной 150 ?С

Второй контур регулирования – регулятор  воздуха работает по схеме  «топливо-воздух», получая импульс по давлению топлива и давлению воздуха в воздухопроводе. Избыток подаваемого  воздуха может вызвать повышенный унос тепла с топочными газами и привести к переохлаждению топочного пространства, и недостаточная подача воздуха приводит к неполному сгоранию топлива. Расход воздуха также влияет на КПД котельной установки. Система автоматического регулировании поддерживает заданное соотношение "топливо- воздух" в заданном соотношении с коэффициентом избытка воздуха. Регулятор через ИМ воздействует на направляющий аппарат дутьевого вентилятора (шибер), изменяя подачу воздуха к горелкам.

Третий контур регулирования - регулятор разрежения получает импульс по разрежению в топочной камере котла и воздействует через ИМ на направляющий аппарат дымососа, поддерживая постоянное разрежение в топке. Этот регулятор необходим для полного удаления продуктов сгорания топлива посредством обеспечения определённой производительности дымососа, с помощью которой в топке поддерживается необходимое разрежение в пределах от 0,2 до 0,3МПа.



3. Обоснование и выбор комплекса технических средств для автоматизации технологического процесса

Отечественные и  приборостроительные  и  выпускают  широкий  измерительных  абсолютного и  давления,  разности  расхода,  жидкости,  температуры и  параметров  для  технологических  

Обычно в  электрических  сигналов этих  используются  постоянного тока в  диапазонах: 4…20  датчики) или 0…5 и реже 0…20 мА  и  датчики).  датчики, как  выпускаются в  исполнениях,  определенным  эксплуатации и  ряда   и  стандартов.   

В  комплекс  средств  уровня для  технологического  представлен  измерения  давления и  Применяемые  преобразователи,  механизмы  предприятиями  и  в  годы.   

Датчики и  преобразователи,  приборы  унифицированные  сигналы с  из  параметров:

Аналоговые  4…20 мА) для  и  режимных  параметров;

Частотно-импульсные  для  учетных  параметров;

Дискретные типа «сухой контакт» для сигнализации предельных значений технологических параметров. 

Все датчики преобразователи и исполнительные механизмы соответствуют требованиям по степени защиты от воздействия окружающей среды:

по 

по  воздействию;

по  к  агрессивных 

по  защиты  от  внутрь пыли и 

Измерительный  Sitrans Р,  DS III  предназначен для  давления,  давлений,  

Давление  на  ячейку,  разделительную  и  жидкость на  сенсор,  тем  его  Четыре  на  мембране по  схеме  изменяют свою  Данное  сопротивления  мостовое   напряжение,   входному   .

Таблица 5 - Технические характеристики Sitrans Р, серия DS III

№

п.п

Характеристика

Значение

1

Измеряемая величина 

Избыточное давление агрессивных и неагрессивных газов, паров и жидкостей

2

Интервал измерения 

0,01 … 40МПа

3

Выходной сигнал 

4-20 mА

4

Допустимая температура окружающей среды 

-40 ?С до +85 ?С

5

Погрешность измерения 

±0,1%



Для сигнализации отклонения давления в технологических аппаратах от заданных пределов использованы сигнализаторы ДМ-2005 Cr.

Таблица 6 - Технические характеристики ДМ-2005 Cr.

Характеристик

Значение

Пределы измерений 

0-160 Мпа

Класс точности

1,5

Форма представления информации

Стрелочная индикация 

Разрывная мощность контактов 

со скользящими контактами 

Не более 10Вт (20ВА)



с магнитным поджатием контактов 

Не более 30 Вт (50ВА)

Контролируемые среды 

Различные 

Монтаж

Радиальный штуцер 

Питание 

напряжение переменного тока 

не более 380 В



напряжение постоянного тока 

не более 380 В



сила тока

не более 0,5 А

Температура эксплуатации 

-50..+60 ?С



Термопреобразователи сопротивления ТСПУ Метран-276 предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры .

Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика микропроцессорный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что дает возможность построения АСУ ТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

Таблица 7-Технические характеристики ТСПУ Метран-276

Характеристика

Значение

Диапазон измеряемых температур 

-50…500?С

Материал головки 

Полиамид стеклонаполненный ПА-66

Степень защиты от воздействия пыли и воды 

1Р65 по ГОСТ 14254

Климатические исполнения 

У1.1, ТЗ (по ГОСТ 15150)

Средний срок службы 

не менее 5 лет

Гарантийный срок эксплуатации 

18 месяцев

Поверка 

не реже одного раза в год



Прибор ЛУЧ-1А, предназначенный для контроля наличия факела запальника или горелки в составе с ЗСУ-ПП-60L и ЗСУ-ПИ-45L. Прибор работает в комплекте с ионизационным датчиком ИД-10 или фотодатчиком ФД-02 .

В основе работы прибора лежит выделение и усиление переменного сигнала, характеризующего процесс горения.

Пульсации яркости факела горелки ФД-02 преобразуются в электрический сигнал, который поступает в сигнализатор горения для обработки и выдачи дискретных сигналов в схему защиты котла.

Счетчики воды вихревые ультразвуковые СВУ предназначены для измерения расхода и объема жидкости (вода, нефть, нефтепродукты и пр.) с температурой до 60°С, по отдельному заказу до 150°С, рабочим давлением до 25МПа .

Таблица 9 Технические характеристики СВУ

Характеристика

Значение

обозначение счетчика

СВУ-25А, СВУ-800Н

типоразмер датчика условного расхода

ДРС-25 А, ДРС-800Н

диаметр условного прохода

50, 150

Диапазон эксплуатационных расходов, м3/ч 

0,6?25, 20?800

Предельное рабочее давление, МПа

25.0, 4.0

Основная относительная погрешность, %

Датчик расхода 

Блоки БПИ



1,5; 2,5

0,35

Потребляемая мощность 

не более 5Вт



Счетчики газа вихревые СВГ предназначены для измерения объема природного и попутного нефтяного газа, а также других газов с нормальной плотностью от 0,6 до 1,5 кг/м3и температурой от -30 до +50 ?С

Таблица 10 Технические характеристики СВГ

Характеристика 

Значение

Обозначение счетчика 

СВГ-400

Диаметр условного прохода 

80

Диапазон эксплуатационных расходов, м3/ч

20(10) – 400

Основная относительная погрешность, %

не более ± 1,5%



Потребляемая мощность 

не более 20 ВА



Пускатель бесконтактный реверсивный тика ПБР-3А предназначен дли бесконтактного управления электрическими исполнительными механизмами, в приводе которых использованы трехфазные электродвигатели мощностью до 1,1 кВт. 

Прибор применяется в системах	автоматического регулирования технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

Таблица 11 Технические характеристики ПБР-3А

Характеристика

Значение

 Напряжение

380 В

 Частота

50 Гц

Максимальный коммутируемый ток

3А



Конструктивно все элементы пускателя размещены в металлическом литом кожухе на печатной плате, па которой расположена клемная колодка, трансформаторы, симисторы и другие элементы электрической схемы пускателя . 

В качестве исполнительных механизмов применены механизмы исполнительные электрические однооборотные во взрывозащищенном исполнении МЭО- 630/63-0.25. Данные устройства предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств. В таблице приведены технические данные МЭО- 630/63-0.25 .

Таблица 12 Технические характеристики МЭО- 630/63-0.25

Характеристика

Значение

Номинальный крутящий момент , Нм

630

Номинальное время полного хода выходного вала, с

63

Номинальный полный ход выходного вала, мм 

0,25

Напряжение питания, В

380

Частота, Гц

50

Потребляемая мощность, Вт

200

Температура окружающей среды, ?С

-40 ? 50

Масса, кг 

Не более 74



Для питания стабилизированным напряжением датчиков с унифицированным выходным токовым сигналом 4-20 мА применяется блок питания Метран-602.

3.1 Схема внешних электрических соединений

Принципиальная электрическая схема управления регулирующим клапаном приведена в приложении Б. Схема отражает внешние электрические соединения между первичными преобразователями, блоками питания, контроллером и управляющей аппаратурой.

Питание электрической схемы осуществляется от сети 220/380 В. Аналоговые датчики питаются от блоков Метран-604. Сигналы от аналоговых датчиков через клеммникXT2 поступают в модуль аналоговых входов 1746-NI8 микропроцессорного контроллера SLC-5/04.

Управление клапаном производится с реверсивного релейного пускателя, В состав силовой цепм пускателя входят реле КМ1 и КМ2, коммутация их катушек производится путем кратковременного замыкания контактов реле КМЗ и КМ4. Размыкание цепей катушек реле происходит при срабатывании соответствующих конечных выключателей КВ1 и КВ2 задвижки, либо при размыкании нормально замкнутых контактов реле КМ5 при подаче сигнала с модуля дискретных выходов 1746-OV32 на его катушку при отсутствии сигнала подтверждения открытия или закрытия задвижки. С этого же модуля производится включение катушек реле КМЗ и КМ4. Сигнал о крайнем положении исполнительного механизма поступает на вход дискретного модули 1746-IV32 через клеммник ХТ1.

С модуля дискретных выходов 1746-OV32 на электропривод клапана МЭО- 630/63-0,25 поступают управляющие сигналы, которые вырабатываются процессорным модулем по результатам обработки сигналов с датчиков и сравнении этих значений с уставкой. Сигнал с БСПТ (положение клапана) заводится на модуль аналоговых вводов 1746-NI8 через клеммник.

4. Программируемый логический контроллер в системе автоматизации котельной

4.1 Выбор типа контроллера

Рынок  автоматизации в  время  представлен  контроллерами  производителей, от  зарубежных  Modicon  Германия),  (Rockwell А,  Direct  (DirectAutomation,  SIMATIC  Германия), CPU  (Fastwel) до  «СТМ-Z»,   производимых  на  предприятиях.

Высокая  является  характеристикой,  для  продвижения  на  Проектирование   должно	быть	простым,  Должна быть  подсоединения/отсоединения  при  питании.  средства  в  системах не  замены  что  снижает   на  обслуживание  .

В	данной 	при 	типа  был	произведен  анализ  различных фирм  Fastwel,  Tecon,  и их 

Микроконтроллеры серии CPU 188-5 фирмы Fastwel. Основные технические параметры приведены в таблице 3.1.

Общие возможности:

-	32-контактная колодка для установки DiskOnChip (до 144 Мбайт), микросхемы DS12xx (календарь/часы/аккумулятор) или энергонезависимого ОЗУ 128 кбайт;

-	системных и 1 сторожевой таймер;

-	линий прерываний и NMI;

-	2 канала DMA (до 10 Мбайт/с, без сигналов DACK);

-	универсальный порт цифрового ввода-вывода;

-     порт ЖКИ (текстовые, графические) с источником питании подсветки и регулировкой контрастности.

Таблица4.1

Тип контроллера

CPU188- 5CL

CPU188- 5BS

CPU188- 5MX

Процессор

Ат188Е5/40МГц

Статическое ОЗУ, кбайт

512

1024

1024

Флэш-ПЗУ, кбайт

1024

Последовательный порт COM1

RS-232

RS-232/485

RS-232/485

Последовательный порт COM2

RS-232

RS-232/422/485

RS-232/422/485

8 изолированных 12-разрядных аналоговых входов (0-5 В, ±5 В, 0-10 В, ±10 В, 0-5 мА, 0-20 мА)

-

-

-

2 изолированных 12-разрядных аналоговых выходов (0-5 В, 0-10 В, ±5 В)

-

-

-

Напряжение питания, В

5

Максимальный потребляемый ток, мА

400

600

750

Диапазон рабочих температур, ?С

-40…+85 ?С



Программируемые логические контроллеры семейства SJMATIC S7-200 предназначены дли решения относительно простых задач автоматизации. Семейство включает в свой состав восемь типов центральных процессоров, а также модули расширения ввода-вывода. Программа пользователя может храниться во внутреннем EEPROM. Имеется встроенный блок питания 24 В постоянного тока, обеспечивающий питание входных и выходных цепей ПЛК, Все центральные процессоры, за исключением CPU210 и CPU 221, позволяют наращивать количество обслуживаемых входов-выходов за счет подключения модулей расширения ввода- вывода. Основные технические параметры приведены в таблице 3.2.

Отличительные особенности:

время выполнения 1К логических инструкций для большинства контроллеров не превышает0,8 мс для CPU21x и 0,37 медля CPU22x;

наличие скоростных счетчиков внешних событий;

наличие быстродействующих входов внешних прерываний;

Таблица 4.2

SIMATIC S7-200

CPU210

CPU212

CPU214

CPU224

Объем памяти программ 1 инструкции- 2 байта

512 Кбайт

1 Кбайт

4 Кбайт

8 Кбайт

Объем памяти данных 

-

512 слов

2К слов

2,5К слов

Время выполнения ТК логических программ 

0,95 мс

1,2 мс

0,8 мс

0,37 мс

SIMATIC S7-200

CPU210

CPU212

CPU212

CPU224

Количество флагов

48

128

256

256

Количество счетчиков

4

64

123

256

Количество таймеров 

4

64

123

256

Количество дискретных входов и выходов ПЛК

Э

14

24

24

Количество дискретных входов и выходов системы

До а

До 78

До 120

До 128

Количество аналоговых входов и выходов системы

-

До 8

До 22 

До 26

Возможность подключения HMI-устройств 

Нет

Есть

Есть

Есть

Коммуникационный интерфейс 

-

PPI

PPI

PPI

Сетевая поддержка

Нет

Есть

Есть

Есть

Часы реального времени 

-

-

Есть

Есть



возможность наращивания количества обслуживания входов-выходов;

наличие выходов широтно-импульсной модуляции;

потенциометры аналогового задания параметров;

часы реального времени (в некоторых моделях);

мощный набор инструкций языка программирования;

последовательный PPI-интерфейс;

функции ведущего устройства AS-интерфейса (через модули CP 242-2 или CP 242-8);

функции ведомого устройства PROBUS-DP( вCPU215 или через модуль CP 242-8);

дружественные оболочки программирования STEP 7 Micro/Win и STEP7  Micro/DOS;

трехуровневая парольная защита программ пользователя;

возможность работы с устройствами человеко-машинного интерфейса;

наличие интерфейса PROFIBUS-DP позволяет использовать контроллеры SIMATICS7-200 в распределенных системах управления реального времени и обеспечивает обмен данными со скоростью до 12 Мбит/с.

Многофункциональный контроллер MFC фирмы Тесоn имеет большую гибкость при конфигурировании, обладает мощными вычислительными ресурсами (процессоры семейств 386, 486, 586) и большим количеством каналов ввода-вывода (более 750). Контроллер предназначен для сбора, обработки информации и управления объектами в схемах автономного управления или в составе распределенной системы управления на основе локальных сетей уровней LAN (Ethernet, ArcNet) и Fieldbus (BITBUS, CAN). Конструкция контроллера на базе «19 евромеханики» (стандарт МЭК-297) позволяет встраивать его в стандартные монтажные шкафы или другое монтажное оборудование, защищающее от воздействий внешней среды, обеспечивающее подвод сигнальных проводов и ограничивающее доступ к контроллеру. Контроллер может работать как в одиночном, так и в дублированном режиме.

Контроллер MFC является проектно-компонуемым изделием, т.е. модули (процессорный, коммуникационные, ввода-вывода) устанавливаются в контроллер изготовителем в соответствии с заказанной конфигурацией. Пользователь может самостоятельно наращивать или изменять конфигурацию контроллера.

Контроллер MFC имеет магистрально-модульную архитектуру, при этом в контроллере используются две внутренние шины, аппаратно-соединенные друг с другом - шина ISA и шина ввода-вывода. Обе внутренние шины контроллера и схема их сопряжения реализованы на объединительной плате контроллера. Шина ISA 8-разрядная. Шина ввода-вывода контроллера MFC аналогична по характеристикам внутренней шине контроллера ТСМ51, однако в контроллере MFC использованы 96-контактные разъемы, что позволило продублировать все линии. Объединительная плата жестко закреплена в корпусе контроллера.

Вычислительная часть контроллера использует 8-разрядную шину ISA. Конструктивно имеется возможность установки в контроллер от 1-го до 4-х модулей формата MicroPC – одного процессорного модуля и о трех других модулей. 

Для реализации данной функции управления и сбора данных в системе, разрабатываемой в рамках данной работы предлагается один из контроллеров производства компании Allen-Bradley семейства SLC-500.

Компания Allen-Bradley выпускает разнообразные программируемые управляющие контроллеры как для управления отдельными машинами, так и для интегрированного управления всем процессом производства. 

Малые программируемые контроллеры SLC-500 – это простота, но вместе с тем и широкие возможности по сбору и обработке данных, управлению параметрами и устройствами.

Семейство SLC-500 – это развивающееся семейство малых программируемых контроллеров, построенное на двух аппаратных модификациях: фиксированный контроллер с опцией расширения при помощи 2-х слотного шасси, или модульный контроллер до 960 точек ввода/вывода. В дополнение к гибкости конфигурирования программируемые контроллеры SLC-500 имеют встроенный порт сети DH-485, обеспечивая тем самым программную поддержку и мониторинг. Процессор SLC 5/03 обеспечивает до 960 точек ввода/вывода, программирование в режиме on-line, и переключатель для выбора одного из 3-х режимов функционирования (RUN, PROGRAMM и REMOTE).

В состав процессора SLC 5/04 также включен канал RS-232, который обеспечивает асинхронный последовательный коммуникационный интерфейс данных с терминальными устройствами. 

Семейство SLC-500 предлагает широкий выбор модулей дискретного ввода/вывода, которые позволяют строить системы управления с минимальными затратами. Все дискретные и специализированные модули сертифицированы в соответствии.......................