Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Выбор контроллера и модулей ввода/вывода
Курсовая работа ограничивается подбором комплекта технических средств АСУТП на основе контроллера и операторской станции. Контроллер предназначен для приема и обработки информации, поступающей от первичных преобразователей и дискретных датчиков, выдачи управляющих сигналов на исполнительные механизмы и устройства сигнализации, а также для передачи информации на операторскую станцию. Являясь проектно-компонуемым изделием, контроллер представляет собой набор технических средств, в состав которого входят модуль процессора, модули УСО (устройство связи с объектом) и прочие компоненты, объединенные между собой общей стандартной или специализированной шиной. Связь контроллера с датчиками и исполнительными механизмами осуществляется с помощью модулей УСО. Имеется четыре основных разновидности модулей УСО: модули аналогового ввода; модули аналогового вывода; модули дискретного ввода; модули дискретного вывода. Основными характеристиками модулей дискретного ввода являются: количество входных каналов; тип дискретного сигнала. Модули дискретного ввода получают сигналы от датчиков, имеющих два стабильных состояния (вкл./выкл. или лог. 1/лог. 0). Дискретный сигнал, например, может иметь следующие характеристики: уровень логического 0 - не более 2В; уровень логического 1 - от 4 до З0 В. Модули дискретного вывода формируют сигналы для устройств сигнализации и исполнительных механизмов, имеющих два стабильных состояния (вкл./выкл. или логическая 1/логический 0). Основными характеристиками модулей дискретного вывода являются: количество выходных каналов; тип дискретного выходного сигнала. Дискретный выходной сигнал, например, может иметь следующие характеристики: тип выхода – «открытый коллектор»; коммутируемое постоянное напряжение − до З0В; коммутируемый постоянный ток - до 100 мА. Модули аналогового ввода могут получать сигналы от нормирующих преобразователей, а также непосредственно от датчиков температуры, давления, уровня и т.д. В зависимости от типа входного сигнала модули аналогового ввода подразделяются на модули ввода сигналов тока и напряжения, модули ввода сигналов термопар и модули ввода сигналов термопреобразователей сопротивления. Сигналы тока и напряжения унифицированы и имеют следующие значения: 0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА, 0-10 В. Основными характеристиками аналогового ввода являются: количество входных каналов; тип входного сигнала. Модули аналогового вывода формируют унифицированные сигналы тока и напряжения, подаваемые на исполнительные механизмы. Сигналы тока и напряжения унифицированы и имеют следующие значения: 0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА, 0-10 В. Основными характеристиками модулей аналогового вывода являются: количество выходных каналов; тип выходного сигнала. Для реализации связи между контроллером и узлами распределенной периферии используются интерфейсные модули. К основным характеристикам интерфейсных модулей относятся: поддерживаемый протокол обмена; тип соединителя; сетевая топология; среда и скорость передачи данных; максимальная длина линии связи; максимальное число узлов в сети. Связь контроллера с операторской станцией может осуществляться по интерфейсам RS-232, RS-485 и Ethernet. Эти интерфейсы могут быть либо встроены непосредственно в процессорный модуль контроллера, либо реализованы с помощью отдельных модулей. Применение интерфейса RS-232 ограничено максимальной длиной линии связи, которая не должна превышать 15 м. Поэтому при длине линии связи более 15 м передача информации осуществляется по интерфейсу RS-485, имеющему максимальную длину линии связи 1200 м. Для согласования интерфейса RS-485 с операторской станцией применяются преобразователи интерфейса RS-485 в RS-232. Например, модуль ADAM− 4521 фирмы Advantech. Операторские станции могут быть реализованы на базе промышленных компьютеров и на базе IBM PC совместимых персональных ЭВМ (ПЭВМ) стандартной конфигурации. В настоящей курсовой работе необходимо подобрать контроллер, выполненный в виде конструктивно законченного блока, включающего модуль центрального процессора, каркас и объединительную печатную плату. По количеству и характеристикам входных и выходных сигналов подобрать модули УСО, необходимые для реализации заданной схемы автоматизации. При этом желательно предусмотреть аппаратный резерв в размере 10-15% по количеству входных и выходных сигналов. Также необходимо составить таблицу с символической привязкой модулей ввода/вывода к датчикам и исполнительным устройствам Пример 4.1. Выбрать контроллер и модули ввода/вывода для автоматизации установки моющего раствора (функциональная схема автоматизации установки приведена на рисунке 2.7). Характеристики контроллера. В качестве управляющего контроллера по справочному пособию /1/ выберем контроллер ADAM− 8000 производитель Advantech. Это микроконтроллер, предназначенный для создания на его основе автономных систем сбора данных и управления. Он предназначен для использования в системах промышленной автоматизации с повышенными требованиями к надежности оборудования и к временным параметрам контуров управления. Контроллер может работать в промышленных сетях MPI, Profibus-DP, ModBus TCP и CAN. Программировать контроллер можно как с помощью стандартного пакета Simatic Manager с языком программирования Step7, так и с помощью недорогих программных пакетов с ограниченной функциональностью ADAM− WINPLC7 и ADAM− WINNCS. Серия ADAM− 8000 предоставляет возможности распределенного ввода-вывода при автоматизации технологических процессов, создании промышленных коммуникаций на производстве. Микроконтроллер состоит из двух основных частей: базового блока и модулей ввода/вывода. Базовый блок включает в себя процессор с самостоятельным PLC контроллером ADAM− 8214-1ВА01, процессор с Ethernet интерфейсом: ADAM− 8214-1ВТ01; встроенный источник постоянного напряжения 24В; интерфейс передачи данных - МР2I; светодиодный индикатор состояния для режимов работы и диагностики; внешнюю карту памяти. Характеристики процессорного модуля приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Характеристики процессорного модуля
Выбор модулей ввода/вывода. В соответствии с функциональной схемой автоматизации установки необходимо 3 канала аналогового ввода рассчитанных на унифицированный токовый сигнал 4-20 мА. Один сигнал от преобразователя уровня поз. LT-1б, и два сигнала от датчиков положения GE-3, GE-5. Для реализации этих каналов используем модуль аналогового ввода ADAM− 8231-1BD60. Данный модуль имеет 4 аналоговых входа, тип входного сигнала 4-20 мА. Для ввода сигнала от термопреобразователя сопротивления поз. ТЕ-4а. необходим 1 канал аналогового ввода от термопреобразователя сопротивления. Используем модуль аналогового вводаADAM− 8231-1BD52. Данный модуль имеет 4 аналоговых входа для подключения термопреобразователей сопротивления. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительных механизмов необходимо 4 канала дискретного ввода. Также необходим 2 канала дискретного ввода для подключения магнитных пускателей поз. NS-2a, NS-6a Используем модуль дискретного ввода ADAM− 8221-1ВF00 Данный модуль имеет 8 дискретных входов. Входное напряжение 24В. Для реализации управления магнитными пускателями поз. NS-1г, NS-4в, NS-6а и включения/выключения сигнальной арматуры НL1, HL2 необходимо 8 каналов дискретного вывода ADAM− 8222-1BF10. Данный модуль имеет 8 дискретных выходов. Выходное напряжение 24 В, выходной ток 1 А. Привязку сигналов контроллера к датчикам и исполнительным механизмам оформим в виде следующей таблицы.
Пример 4.2. Выбрать контроллер и модули ввода/вывода для автоматизации экстрактора противоточного типа (функциональная схема автоматизации установки приведена на рисунке 2.8). Характеристики контроллера. В качестве управляющего контроллера по справочному пособию /1/ выберем контроллер SIMATIC S7-400 производитель Siemens. Этот контроллер предназначен для построения систем автоматизации средней и высокой степени сложности. Основными областями применения SIMATIC S7-400 являются: технологические установки; системы измерения и сбора данных. Наличие резервированной структуры позволяет продолжать работу в случае возникновения одного или нескольких отказов в его компонентах. Центральные процессоры S7-400 характеризуются следующими показателями: большие объемы рабочей памяти: от 288 кбайт в CPU 412-1 до 30 Мбайт в CPU 417-4; встроенная загружаемая память не менее 512 кбайт (RAM), расширяемая с помощью карты памяти до 64 Мбайт; параллельный доступ к памяти программ и данных, существенно повышающий производительность центрального процессора; наличие встроенных интерфейсов; поддержка обмена данными с устройствами человеко-машинного интерфейса на уровне операционной системы центрального процессора; поддержка функций самодиагностики. Выбор модулей ввода/вывода. В соответствии с функциональной схемой автоматизации установки необходимо 10 каналов аналогового ввода: 6 каналов на унифицированный токовый сигнал 4-20 мА от преобразователей разности давлений поз. FT-5б, FT-6б FT-7б FT-8б, преобразователя концентрации поз. QT-14б и преобразователя уровня LT-13б; 4 канала для подключения термометров сопротивления поз. TE-9, TE-10, TE-11, TE-12. Для реализации этих каналов используем модуль аналогового ввода SM 431 модель 7QH00-0AB0. Данный модуль имеет 16 аналоговых входов, каждый из которых может быть программно настроен на ввод либо токовых сигналов 4-20 мА, либо сигнала от термометров сопротивления. Для формирования сигналов управления исполнительными механизмами необходимо 3 канала аналогового вывода. Для реализации этих каналов используем модуль аналогового вывода SM 432. Данный модуль имеет 8 аналоговых выходов, тип выходного сигнала 4-20 мА. Для реализации сигнализации предельных значений уровня и концентрации необходимо 2 канала дискретного вывода, для подключения сигнальной арматуры НL1, HL2 Используем модуль дискретного вывода SM 422, модель 1HH00-0AA0. Данный модуль имеет 16 дискретных входов (реле). Привязку сигналов контроллера к датчикам и исполнительным механизмам оформим в виде следующей таблицы.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 Кожевников, М.М., Никулин, В.И. Технические средства АСУТП для пищевой промышленности: справочное пособие для студентов технологических специальностей пищевой промышленности / М.М. Кожевников, В.И. Никулин. - Могилев: Ризограф УО МГУП, 2008.- 95 с. 2 Приборы и средства автоматизации для пищевой промышленности: справочное пособие для студентов технологических специальностей: в 2 ч. / В.И. Никулин, С.В. Богуслов, А.М. Прокопенко.- Могилев: Ризограф УО МГУП, 2001. 3 Электрооборудование во взрывоопасных зонах химических и пищевых производств: учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности АТПП и технологических специальностей / Г.М. Айрапетьянц. - Могилев: Ризограф УО МГУП, 2007.- 35с. 4 Обслуживание электроустановок во взрывоопасных зонах: учебное пособие/ М.П. Слука, Л.М. Ковалев, В.С. Ермаков, Д.И. Корольков; Под общ. ред. Д.И. Королькова. – Могилев, 2001. - 229 с. 5 Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев.– М.: Энергоиздат, 1990. – 464 с. 6 Автоматика и автоматизация пищевых производств / М.М. Благовещенская, Н.О. Воронина, А.В. Казаков. − М.: Агропромиздат, 1991. − 239 с. 7 Соколов, В.А. Автоматизация технологических процессов пищевой промышленности / В.А. Соколов. – М.: Агропромиздат, 1991. – 445. с. 8 Промышленные приборы и средства автоматизации. Справочник / Под ред. В.В.Черенкова. − М.: Машиностроение, 1987. − 847 с. 9 Приборы и средства автоматизации для пищевой промышленности / И.К. Петров, М.М. Солошенко, В.А Царьков. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. -416с. 10 Кузнецов, Н.Д., Чистяков, В.С. Сборник задач и вопросов по теплотехническим измерениям / Н.Д. Кузнецов, В.С. Чистяков. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 328 с. 11 Петров, И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности / И.К.Петров. – М.: Агропромиздат, 1985. − 344 с. 12 Автоматика и автоматизация производственных процессов мясной и молочной промышленности / В.В. Митин, В.И. В.И. Усков, Н.Н. Смирнов. - М.: Агропромиздат, 1987. − 240 с. 13 Технологические измерения и приборы / Н.Г.Фарзне, Л.В. Ильясов, А.Ю. Азим-заде. – М.: Высш. шк., 1989. – 456 с. 14 Стандарт предприятия. Общие правила и требования оформления текстовых документов (СТП 15-06-2004) / А.В. Иванов, Е.Н. Урбанчик. -Могилев: Ризограф УО МГУП, 2004. − 41 с. 15 ГОСТ 21.408-93. Правила выполнения рабочей документации по автоматизации технологических процессов. - Введ. 1.07.1995.- Минск: Межгос. научно-техническая комиссия по стандартизации и техническому нормированию в строительстве, 1995. - 46 с. 16 ГОСТ 21.110-95. Правила выполнения спецификации оборудования изделий и материалов. - Введ. 1.01.1997.- Минск: Межгос. научно-техническая комиссия по стандартизации и техническому нормированию в строительстве, 1996. - 46 с. 17 ГОСТ 21.404-85. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. - Введ. 1.01.1986.- М.: Издательство стандартов, 1995. - 16 с. 18 ГОСТ 21.101-93. Основные требования к рабочей документации. - Введ. 1.06.1995.- Минск: Межгос. научно-техническая комиссия по стандартизации и техническому нормированию в строительстве,, 1995. - 46 с. 19 ГОСТ 14202-69. Трубопроводы промышленных предприятий. Опознавательная окраска, предупреждающие знаки и маркировочные щитки. - Введ. 1.01.1971.- М.: Изд-во стандартов, 1987. - 17 с. 20 ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии. - Введ. 1.01.1971.- М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000.- 8 с. 21 ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные. - Введ. 1.01.1982.- М.: Изд-во стандартов, 1982. - 22 с. 22 ГОСТ 2.722-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Машины электрические. - Введ. 1.01.1971.- М.: Изд-во стандартов, 1987.- 15 с. 23 ГОСТ 2.732-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Источники света. - Введ. 1.01.1971.- М.: Изд-во стандартов, 1982. - 7 с. 24 ГОСТ 2.741-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы акустические. - Введ. 1.01.1971.- М.: Изд-во стандартов, 1992.-9с. 25 ГОСТ 2.710-81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. - Введ. 1.01.1981.- М.: Изд-во стандартов, 1986.-10 с. 26 ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин. - Введ. 1.09.2003.- М.: ИПК Изд-во стандартов, 2003.- 32с. 27 ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний. -Введ. 1.01.1999.- Минск: Межгос. совет по стандартизации метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 1998.-31 с. 28 СТБ ГОСТ Р 8.585― 2004 ГСИ. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования. - Введ. 21.12.2004.- Минск: Госстандарт: Изд-во стандартов, 2004. - 78 с. 29 РМ4-2-96. Системы автоматизации: схемы автоматизации. Указания по выполнению. Пособие к ГОСТ 21.408-93. - Введ. 01.09.2009.-ГПКИ «Проектмонтажавтомвтика», 1996. - 44 с. 30 ГОСТ Р 8.625-2006 ГСИ. Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний. - Введ. 1.01.2008.- М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2007. - 27 с. 31 ГОСТ 8.586.1-2005 ГСИ. (ИСО 5167-1: 2003). Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования. - Введ. 1.01.2007.- Минск: Межгос. совет по стандартизации метрологии и сертификации; М.: Стандартинформ, 2007. - 45 с. 32 ГОСТ 8.586.2-2005 ГСИ. (ИСО 5167-2: 2003) «Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 2. Диафрагмы Технические требования.-Введ. 1.01.2007.-Минск: Межгос. совет по стандартизации метрологии и сертификации; М.: Стандартинформ, 2006. - 43 с. Приложение А (справочное) Таблица А.1 - Условные цифровые обозначения трубопроводов для жидкостей
Приложение Б (справочное)
Примеры построения условных обозначений приборов и средств
Таблица Б.1 - Примеры построения условных обозначений первичных измерительных преобразователей и бесшкальных приборов по ГОСТ 21.404-85
Таблица Б.2 - Примеры построения условных обозначений электрооборудования
Таблица Б.3 - Примеры построения условных обозначений показывающих
Продолжение таблицы Б.3
Приложение В (справочное) Примеры оформления пояснительного текста и таблиц на функциональных
Рисунок В.2 - Размеры таблицы оборудования
Таблица В.1 - Пример оформления таблицы оборудования
Таблица В.2 - Таблица оборудования к примеру 2.1
Таблица В.3 - Таблица оборудования к примеру 2.2
Приложение Г (справочное) Обозначения и классы допуска термопреобразователей Таблица Г.1 - Обозначения термопреобразователей сопротивления (ТС)
Таблица Г.2 - Пределы допускаемых отклонений сопротивления от НСХ
*t – значение измеряемой температуры, °С. Таблица Г.3 - Классы допуска термометров сопротивления по ГОСТ Р 8.625-2006 (действует на территории РФ с 01.01.2008)
*ЧЭ- чувствительный элемент
Таблица Г.4 - Обозначения термоэлектрических преобразователей (ТЭП)
Таблица Г.5 - Пределы допускаемых отклонений ТЭДС от НСХ преобразования
*t – значение измеряемой температуры, °С
Приложение Д (справочное) Маркировка взрывозащищенного электрооборудования Маркировка взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования (ВЗЭО) группы II по ГОСТ 12.2.020-76 выполняется в виде цельного, не разделенного на части, знака и содержит в приведенной ниже последовательности: 1) знак уровня взрывозащиты по таблице Д.2: 0, 1 или 2; 2) знак Ех, указывающий, что электрооборудование соответствует стандарту на виды взрывозащиты; 3) знак вида взрывозащиты по таблице Д.1: о, q, s, p, d, e; ia, ib, ic – один из знаков в зависимости от уровня взрывозащиты. Для электрооборудования, имеющего несколько видов взрывозащиты, комбинированная маркировка содержит знаки всех видов взрывозащиты; 4) знак группы (или подгруппы электрооборудования по таблице Д.3): II – для электрооборудования, не подразделяющегося на подгруппы; IIA, IIB, IIC – для электрооборудования, подразделяющегося на подгруппы, при этом указывается один из знаков; 5) знак температурного класса по таблице Д.4: Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6. В маркировке взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования, предназначенного только для определенной взрывоопасной смеси, вместо знака температурного класса допускается указывать температуру самовоспламенения этой взрывоопасной смеси по ГОСТ 12.1.011-78, например, 3600С. Если значение температуры самовоспламенения для конкретной смеси менее 4500С, то дополнительно в скобках допускается указывать и температурный класс электрооборудования, например, 3500С (Т2). Таблица Д.1 - Виды взрывозащиты по ГОСТ 12.2.020-76
Продолжение таблицы Д.1
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 1895; Нарушение авторского права страницы