Проект автоматизації відпалу металу в ковпаковій печі

8) Контур контролю витрати повітря

Витрату захисного газу визначають по перепаду тиску на діафрагмі ДК 25 (поз.8а), значення тиску надходить на датчик різниці тиску SITRANS P DS III (7MF4533) (поз.8б), с датчика сигнал 4-20 мА надходить на вхід цифрового реєструючого приладу SIREC DS (поз.8в), де перетворюється в цифровий і фіксується в пам’яті приладу (по стандарту Ethernet передається на ЕОМ робочої станції), та на аналоговий вхід контролера Wago 750.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ВИЗНАЧЕННЯ КІЛЬКОСТІ  ТА ТИПУ ВХІДНИХ І ВИХІДНИХ СИГНАЛІВ МІКРОПРОЦЕСОРНОГО КОНТРОЛЕРА

 Визначення кількості та  типу вхідних і вихідних сигналів  мікропроцесорного контролера здійснюється  на основі аналізу вихідних сигналів  датчиків, що контролюють технологічні параметри і методів управління виконавчими механізмами, які отримують керувальний вплив від мікропроцесорного контролера.

          Для  реалізації системи автоматичного  управління роботою ковпакової  печі, необхідно здійснювати безперервний  контроль технологічних параметрів, характеристика яких наведена у табл. 3.1.

        

Таблиця 3.1                 Технологічні параметри

№ п/п	Параметр	Одиниці вимірювання	Min	Номінальна величина	Max
1	Температура під муфелем	°С	650	700-730	850
2	Розрідження у димовідвідному каналі	мм.вод.ст	-15	0,1	5
3	Тиск природного газу	кгс/	0,8	0,85-0,9	0,95
4	Тиск повітря в колекторі	мм.вод.ст	300	400	600
5	Тиск захисного газу	мм.вод.ст	60	140-150	180
6	Витрата природного газу	/год	0	62	120
7	Витрата повітря на для двох ежекторів	/год	0	320	400
8	Витрата захисного газу	/год	0	8-12	15

 

Керуючись даними, що наведені у табл.3.1 і каталогами провідних виробників технічних засобів автоматизації, було підібрано необхідні датчики та виконавчі механізми і визначили їх вхідні та вихідні сигнали, табл.3.2 і 3.3.

 

 

 

 

 

Таблиця 3.2            Датчики контролю технологічних параметрів

№ п/п	Параметр	Назва і тип датчика	Вихідний сигнал датчика	Постачальник технічного засобу
1	Температура під муфелем	Термоелектричний перетворювач з уніфікованим сигналом ТХАв-2088-04	4-20 мА	ВАТ "Электротермометрия", Україна, г.Луцьк
2	Розрідження у димовідвідному каналі	Датчик абсолютного тиску SITRANS P DS III (7MF4233)	4-20 мА	Концерн «Siemens AG» М.Берлін
3	Тиск природного газу	Датчик надлишкового тиску SITRANS P DS III (7MF4033)	4-20 мА	Концерн «Siemens AG» М.Берлін
4	Тиск повітря в колекторі	Датчик надлишкового тиску SITRANS P DS III (7MF4033)	4-20 мА	Концерн «Siemens AG» М.Берлін
5	Тиск захисного газу	Датчик надлишкового тиску SITRANS P DS III (7MF4033)	4-20 мА	Концерн «Siemens AG» М.Берлін
6	Витрата природного газу	Датчик різниці тиску SITRANS P DS III (7MF4533)	4-20 мА	Концерн «Siemens AG» М.Берлін
7	Витрата повітря на ежектори	Датчик різниці тиску SITRANS P DS III (7MF4533)	4-20 мА	Концерн «Siemens AG» М.Берлін
8	Витрата захисного газу	Датчик різниці тиску SITRANS P DS III (7MF4533)	4-20 мА	Концерн «Siemens AG» М.Берлін

 

Таблиця 3.3               Виконавчі пристрої, що змінюють параметр   

№ п/п	Параметр	Назва і тип виконавчого пристрою, що змінює параметр	Сигнал керування виконавчим пристроєм	Постачальник технічного засобу
1	Витрата природного газу	Пускач ПБР-2М з виконавчим механізмом МЕО-100/10-0,25	Імпульсний	ТОВ "ПЭК" м. Чебоксари
2	Витрата захисного газу	Пускач ПБР-2М з виконавчим механізмом МЕО-40/25-0,25	Імпульсний	ТОВ "ПЭК" м. Чебоксари
3	Витрата повітря для двох ежекторів	Пускач ПБР-2М з виконавчим механізмом МЕО-40/25-0,25	Імпульсний	ТОВ "ПЭК" м. Чебоксари

 

 

4. ПРОЕКТНЕ КОМПОНУВАННЯ КОНТРОЛЕРА WAGO 750-841

4.1 Опис контролера

   WAGO 750-841, рис.4.1-4.2, є оновленою версією Ethernet TCP/IP програмованого контролера сімейства WAGO-I/O-SYSTEM, яка має значно збільшений об’єм пам’яті.

 

Рисунок 4.1 – Fieldbus контролер ETHERNET TCP/IP

Рисунок 4.2

    Оснащений 100-Mbit портом Ethernet, контролер підтримує протоколи ModbusTCP і EtherNet/IP. WAGO 750-841 є безініціативним контролером, тому працює під управлінням будь-якого інтелектуального пристрою, наприклад комп'ютера зі SCADA-програмою.

    Він програмується інструментальною  системою програмування WAGO-I/OPRO CAA (СoDeSys) відповідно до стандарту IEC 61131-3, використовуючи 512 Kбайт пам'яті програм, 128 Kбайт пам'яті даних і 24 Kбайт незалежної пам'яті.     

    Контролер побудований  на базі 32-бітового процесора, який  працює в мультізадачному режимі  і  має вбудований годинник - таймер  реального часу.

      Контролер має  напругу живлення 24В постійного току. Експлуатаційний режим контролера відображається за допомогою індикаторів у формі світлодіодів. В деяких випадках, вони є різноколірними (червоними/зеленими або червоними/ зеленими/рожевими). 

У нижній частині мережного адаптера під захисною стулкою знаходиться конфігураційний і програмний порт, а також операційний перемикач режимів.

           Конфігураційний  і програмний порт зв'язку використовується  для програмування контролера  за допомогою середовища розробки WAGO-I/O-PRO CAA (CoDeSys), а також для завантаження мікропрограм. Операційний вимикач режиму  має три положення:

- у верхньому положенні - обробка програми активована;

- у середній позиції – програмований пристрій працює, додаток контролера зупинений;

-  нижнє положення вимикача  режиму  - апаратні засоби скинуті, змінні встановлені в нуль або приведені в початковий стан.

Всі модулі I/O SYSTEM 750 виконані на основі вібростійкого не обслуговуваного затиску CAGE CLAMP, який забезпечує системі найвищу надійність.

 

 

4.2 Компонування контролера

Проектне компонування контролера здійснюється на основі інформації про кількість та вид вхідних і вихідних сигналів, з якими працює контролер у процесі  автоматичного управління технологічним процесом, бажану конфігурацію вводів-виводів та мережну структуру.

Вхідні сигнали

Відповідно табл.3.2, та функціональної схеми автоматизації, кількість інформаційних сигналів:

• від датчиків до контролера – 8 аналогових;
• від задатчиків – 3 аналогових;
• від блоків ручного керування – 6 дискретних (по 2 сигнали з кожного) для задання режиму роботи (ручний /автомат);

  Вихідні сигнали

За результатами обробки вхідних сигналів контролер формує керувальний вплив на витрату природного газу, повітря на ежектори та захисного газу. Здійснюється це за допомогою виконавчих механізмів сталої швидкості, які працюють від імпульсних сигналів управління, через блок ручного керування. Оскільки при регулюванні технологічних параметрів виконавчий механізм має здійснювати компенсацію збурень шляхом збільшення або зменшення витрати повітря, природного та захисного газу, при розрахунку кількості задіяних дискретних каналів виводу необхідно передбачити на кожний виконавчий механізм два виходи – «більше» і «менше».  Як показано у табл.3.3, зміну витрат технологічних параметрів здійснюють три виконавчих механізми.

Кількість вихідних сигналів:

• від контролера на ВМ – 6 дискретних;
• від контролера в схему сигналізації – 3 дискретних.
• дистанційне встановлення режиму (ручний /автомат) по сигналу з контролера – 6 дискретних (по 2 сигнали на кожен БРУ-15);

Для компонування контролера необхідно 11 каналів аналогового вводу, 6 каналів дискретного вводу, 15 каналів дискретного виводу.

Загальне компонування:

• Промислова шина WAGO 750-841;
• Три 4-х канальні модулі аналогового вводу 750-455, вихідний сигнал 4-20 мА;
• Один 4-х канальний модуль дискретного вводу 750-403, 24 В постійного струму;
• Один 2-х канальний модуль дискретного вводу 750-401, 24 В постійного струму;
• Два 8-ми канальні модулі дискретного виводу 750-530, 24 В постійного струму;
• Кінечний модуль 750-600.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

На базі літературних джерел зроблено опис конструкції та технології відпалу металу в ковпаковій печі, а також описані основні недоліки та вимоги до АСУ ТП ковпакової печі. Розроблена функціональна схема автоматизації та описано контури контролю і регулювання об’єкта управління. По каталогам технічних засобів автоматизації підібрані датчики технологічних параметрів і виконавчі механізми, які отримують керуючий вплив від мікропроцесорного контролера. Було скомпоновано контролер Wago 750-841 відповідно до кількості інформаційних сигналів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛІТЕРАТУРА

1. Ніколаєнко А.М., Міняйло Н.О. Мікропроцесорні та програмні засоби автоматизації: Навчальний посібник. – Запоріжжя, ЗДІА, 2011 – 444 с.
2. Автоматическое управление металургическими процессами: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп./Беленький А.М., Бердышев В.Ф., Блинов О.М., Каганов В.Ю. – М.: Металлургия, 1989. – 384 с.
3. Свинолобов Н.П., Бровкин В.Л. Печи черной металлургии: Учебное пособие для взов. – Днепропетровск: Пороги, 2004. – 154 с.
4. Гусовский В.Л., Ладыгичев М.Г., Усачев А. Б. Современные нагревательные и термические печи: Справочник / Под. ред. А. Б. Усачев. – М.: «Теплотехник», 2007. – 656 с.
5. Каталог КОНТРОЛЛЕРЫ WAGO I/O СЕРИИ 750
6. Автоматизация технологических процессов колпаковой печи - http://knowledge.allbest.ru/manufacture/d-2c0a65635b2ad78b5d43b89521306d37.html
7. Реферат к патенту: Колпаковая печь - http://poleznayamodel.ru/model/6/61286.html