Техническая реализация системы управления уровнем в напорном ящике КДМ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

государственное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров»

Кафедра Автоматизации технологических процессов и производств

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема проекта: “Техническая реализация системы управления уровнем в напорном ящике КДМ ”

Выполнил: ст. гр.542 Богданова Л.В.

Проверил: Суриков В.Н.

Санкт-Петербург

2012



Содержание

Введение

Реферат

Ведомость проекта

Описание объекта управления

Описание и анализ существующей САУ

Разработка требований к САУ

Разработка структурной схему САУ

Разработка технической структуры САУ

Выбор структуры регулятора

Разработка функциональной схемы регулятора

Организация безударных переходов в САУ

Организация внешних соединений САУ

Выводы

Приложение

Список литературы

Введение

Напорный ящик играет значительную роль в процессе производства бумаги. Он во многом влияет на формирование бумажного листа и веса 1 ма бумаги. Эти два фактора вместе со свойствами волокнистой массы определяют качество производимой бумаги. Поэтому системы регулирования для напорного ящика вызывают большой интерес среди специалистов, работающих в области бумажной промышленности. По этому вопросу уже опубликовано много исследований.

Реферат

Проект: стр. 36, рис. 10, схем 2, 1 приложение.

Проект автоматизации, техническая реализация САУ уровнем в напорном ящике. Объектом автоматизации является напорный ящик

Цель работы - изучить САУ напорным ящиком.

Выполнены исследования системы уровня в напорном ящике.

Структура САУ -одноконтурная.

В ходе разработки САУ уровнем в напорном ящике были использованы различные технические средства автоматизации.



Ведомость проекта

№	Формат	Обозначение	Наименование	Кол-во лис-тов	Кол-во экз.	Примечание
1.	А4	АТПиП КП-12. 09-5006.ТСА 1	Пояснительная записка	36	1
2.	А4	АТПиП КП-12. 09-5006.ТСА 2	Спецификация	1	1
3.	А3	АТПиП КП-12. 09-5006.ТСА 3	Техническая структура САУ	1	1
4.	А3	АТПиП КП-12. 09-5006.ТСА 4	Функциональная схема регулятора	1	1
5.	А3	АТПиП КП-12. 09-5006.ТСА 5	Схема внешних соединений САУ	1	1



1. Описание объекта управления

Производство бумаги начинается с подготовки сырьевых материалов, таких, как древесная масса, целлюлоза и брак для получения бумажной массы. Эти составляющие массы после подготовки собираются в бассейнах, где они смешиваются в требуемой пропорции, образуя массу заданной композиции. Готовая масса высокой концентрации собирается в машинном бассейне. Из него масса поступает к смесительному насосу, куда из сборника оборотных вод поступает оборотная вода. Разбавленная масса проходит очистку на очистном оборудовании, а затем через напорный ящик закрытого типа подается на сетку. Количество бумажной массы в напорном ящике регулируется изменением числа оборотов подачи массы из машинных бассейнов.

К напорным ящикам подключены вакуумные вентиляторы и подключен сжатый воздух контрольно-измерительных приборов, который подается через регуляторы давления.

Напорные ящики имеют переливы, снабженные гидрозатворами. Переливы массы и циркуляция из коллектора подаются в подсеточные бассейны.

В напорных ящиках установлены перфорированные валики для создания в потоке массы микротурбулентности, способствующей выравниванию концентрации и равномерному распределению массы по всей ширине напорного ящика. От этого зависит качество бумаги, в частности однородность структуры, толщина и вес готовой продукции. Окружная скорость перфоваликов зависит от вида выпускаемой продукции, от концентрации массы в напорном ящике и скорости машины.

Из напорного ящика через губу напускного устройства масса равномерным потоком вытекает на движущуюся сетку и поступает на сеточный стол. На нем происходит отлив и удаление основного количества воды из формуемого слоя.

Изменение концентрации массы в напорных ящиках осуществляется изменением открытия напускной щели.

Качество бумажного полотна во многом зависит от того, как оно будет отлито на формующей сетке. В ходе технологического процесса необходимо добиться равномерного истечения массы из напорного ящика. Стабильность истечения зависит от давления внутри самого напорного ящика, которое складывается из гидростатического давления массы и давления воздуха. Гидростатическое давление зависит от уровня. Уровень поддерживается за счет давления воздуха, которое создается за счет подачи его приборами через клапан. При этом на линии установлен еще один клапан, но уже для отвода давления из напорного ящика. Клапаны работают в противофазе. Таким образом, это позволяет более быстро реагировать на изменения уровня массы внутри напорного ящика.

Для качественного формирования бумажного полотна на сетке скорость истечения массы из напускной щели напорного ящика должна быть примерно равна скорости сетки. Необходимый для этого напор массы создается с помощью компрессора воздуха. В процессе движения массы вместе с сеткой масса отдает воду, используемую как оборотную, сначала без принудительного отсоса с помощью регистровых валиков, а затем под действием вакуума, образующегося в отсасывающих ящиках и отсасывающей камере гауч-вала. Затем бумажное полотно ведется на сушильных цилиндрах, в которые поступает пар. Готовое бумажное полотно наматывается в тамбуры с помощью наката.

Вся БДМ приводится в движение по секциям с индивидуальным электроприводом для каждой из них.

В эксплуатации находятся три основных типа напорного ящика: открытого типа, закрытого типа(работающие под давлением или вакуумом) и гидродинамические напорные ящики.

Напорный ящик закрытого типа - Закрытые напорные ящики применяются при скорости машины более 200-800 м/мин. Напор массы перед выходом ее на сетку может быть создан двумя способами. Создание давления воздуха или, иногда, разряжением в зависимости от скорости машины- в верхней части напорного ящика. Закрытый напорный ящик включает корпус, коллекторную камеру с двухступенчатой перфорированной плитой, два перфорированных вала с регулируемой частотой вращения, переднюю стенку с механизмами регулирования, пеногасители,контрольно-регулирующую аппаратуру для поддержания постоянного уровня массы в ящике и постоянного уровня воздушной подушки. Поток массы, поступающий в напорный ящик, распределяется по ширине машины коллекторной камерой переменного прямоугольного сечения, проходит через отверстия перфорированной плиты, стабилизируется двумя вращающимися перфорированными валами. Передняя стенка придает потоку массы плавное ускорение. Верхняя губа, установленная в конце передней стенки, имеет приспособления для местного регулирования ширины щели и указателя, показывающие деформацию губы. Общее открытие щели и перемещение губы по отношению к нижней по горизонтали обеспечивается механизмами, установленными на крышке ящика. В конструкции ящика предусмотрены люки, смотровые стекла, осветители, мостки для обслуживания. Все внутренние поверхности ящика облицованы полированными листами нержавеющей стали. Для уменьшения прогиба передняя стенка ящика закреплена на расстоянии ј ширины ящика. Предусмотрен перелив массы, насыщенной воздухом, и пены. Для удобства промывки и ремонта коллекторная камера с перфорированной плитой откидывается вниз. В напорном ящике закрытого типа, работающих под давлением, скорость истечения массы из щели определяется общим напором(суммарным давлением), создаваемым давлением воздушной подушки и уровнем массы в ящике. Напорный ящик этого типа является наиболее распространенным.

Напорный ящик открытого типа- напорные ящики открытого типа применяются на плоскосеточных машинах при скорости машины до 200-250 м/мин. Напор создается высотой слоя массы в ящике перед напуском на сетку. Напорный ящик имеет потокораспределитель прямоугольного сечения с двухступенчатой перфорированной плитой, обеспечивающей равномерное распределение суспензии бумажной массы по ширине машины. Струи, вытекающие из отверстия перфорированной плиты, разбиваются о поверхность расположенного рядом перфорированного вала и образуют равномерный поток, проходящий через полость ящика. Для создания необходимой турбулентности предусмотрена также поперечная перегородка, которая, резко увеличивая скорость потока, предотвращает оседание волокон и их флокуляцию. Передняя стенка ящика подвижная: ее можно перемещать, регулируя высоту выпускной щели между нижней и верхней губами, и передвигать по ходу потока, изменяя место встречи струи с сеткой машины. Верхняя губа, установленная в конце передней стенки, имеет приспособления для местного регулирования высоты щели и указателя, фиксирующие деформацию губы. Для равномерного распределения массы перед выходом на сетку установлен второй перфорированный вал. Напорный ящик снабжен также спрысками-пеногасителями, положение которых можно регулировать. Высота уровня массы в напорном ящике устанавливается в зависимости от скорости машины и поддерживается автоматически. Система управления обеспечивает автоматическое поддержание уровня массы и управление электродвигателями привода перфорированных валов. Напорные ящики открытого типа используются на БДМ небольшой производительности. Скорость истечения массы из щели у них, а следовательно, и общий расход массы, подаваемый на сетку, ограничены и определяются уровнем массы в напускной камере.

Гидродинамические напорные ящики- напорные ящики гидродинамического типа предназначены для использования с современными формующими устройствами с двусторонним обезвоживанием. Они пригодны также для плоскосеточных бумаго-и картоноделательных машин. Напор массы в гидродинамических ящиках создается насосом, подающим бумажную массу в потокораспределитель, воздушная подушка в таких ящиках обычно отсутствует. Отличаются от закрытых напорных ящиков наличием элементов, создающих турбулизацию потока массы на участке от коллектора до выпускной щели. Ящик подобного рода отличается значительно меньшими объемами массного и воздушного пространств(из-за этого гидродинамический напорный ящик обладает большей чувствительностью к пульсациям давления массы на входе в ГНЯ), меньшей металлоемкостью и являются наиболее перспективными устройствами для современных высокоскоростных БДМ. Гидродинамические напорные ящики приходят на смену традиционным напорным ящиком закрытого типа. Их появление было обусловлено повышением скорости БДМ от 900-1000 м/мин и выше. Конструкции ГНЯ претерпели значительные изменения по сравнению с обычными напорными ящиками: Резко сократились объемы массного и воздушного пространств, что вызвало существенное уменьшение габарита и металлоемкости ГНЯ; появился дополнительный процесс турбулизации массы, предшествующий собственно процессу отлива массы на сетку; неотъемлемой частью конструкции ГНЯ стали прецизионные механизмы тонкой регулировки профиля выпускной щели, позволяющие осуществлять дистанционное или автоматическое управление поперечным профилем поверхностной плотности бумаги.



Рис. 1.1. Закрытый напорный ящик:

1-коллектор-потокораспределитель

2-перфорированная плита

3-перфорированные валы

4-корпус ящика

5-передняя стенка

6-механизмы регулирования щели

7-пеногаситель

8-воздушная подушка



Рис1.2-НЯ открытого типа.

1-коллектор-потокораспределитель

2-перфорированная плита

3-перфорированные валы

4-корпус ящика

5-передняя стенка

6-механизмы регулирования щели

7-щит

8-воздушная подушка



Рис1.3-Гидродинамический НЯ.

1-смесительный насос, 2-система очистки, 3-коллектор, 4-задвижка, 5-распределительный пакет, 6,16-втулка, 7,17-расширитель, 8-промежуточная камера, 9-резервуар, 10-воздушное пространство, 11-массное пространство, 12-задвижка, 13,14-клапан, 15-турбулизатор потока, 18-напускная часть, 19-нижняя губа, 20-верхняя губа, 21-механизм открытия.

Характеристики напорного ящика

1. В напорном ящике поддерживается постоянный уровень массы, 550 мм с помощью переливной перегородки;

3. Внутренние части напорного ящика выполнены из нержавеющей стали;

4. Угол между верхней и нижней линейками выпускной щели составляет 150;

5. Диаметр перфорированного валика установленного перед выпускной щелью составляет 100 - 250 мм;

5. Обрезная ширина полотна составляет 4200 мм;

6. Максимальная ширина выпускной щели 4800 мм;

7. Максимальный удельный расход массы на сетку составляет 3,8 м3/мин;

8. Масса напорного ящика - 800 кг;

9. Габаритные размеры:

длина: 4850 мм; ширина: 675 мм; высота: 475 мм.

Рис.1. 4. Технологический процесс напуска массы.



2. Описание и анализ существующей САУ

Напорный ящик закрытого типа применяется при выработке широкого ассортимента бумаг с различной массой квадратного метра. Ящики приспособлены для работы с различной пропускной способностью и концентрацей бумажной массы. Напорный ящик обеспечивает равномерный напуск массы на плоскую сетку бумагоделательноймашины.

Исполнение

Напорный ящик изготовлен из нержавеющей стали. Внутренние поверхности, которые соприкасаются с массой, электрохимически полированы с шероховатостью поверхности RA = 0,2. Распределение бумажной массы по ширине ящика обеспечивается при помощи потокораспределителя, а внутри напорного ящика при помощи двух дефлокуляционных валиков с частотными преобразователями привода, которые позволяют поддерживать равномерную скорость движения массы по всему напорному ящику. Внутри напорного ящика встроен противопенный и промывочный спрыск. Подвод массы к напорному ящику осуществляется через расширительную камеру или через диффузорную плиту.

Регулирование верхней губы

Точная конструкция ящика и точная обработка верхней губы позволяет регулировать её в двух направлениях (вверх и вниз) в диапозоне 0-65 мм. Взаимное расположение кромок верхней и нижней губы по горизонтали можно изменять в диапазоне 0-20 мм. Губа обеспечивает определённую вертикальную гибкость, которая позволяет производить точную установку профиля. Верхние части веретен верхней губы оснащены червячными редукторами с микрометрами, которые позволяют регулировать профиль губы с точностью до 0,01мм.

Регулировка напорного ящика

- проводится двумя различными системами, которые функционируют одновременно. Первый контур обеспечивает постоянную высоту уровня волокнистой массы в напорном ящике. Второй контур регулирует скорость истечения волокнистой массы (см. приборное оснащение напорного яшика).

Автоматическая система управления профилем напуска массы

- между верхней кромкой верхней губы и веретенами встроены терматронные штанги или же на верхнюю часть веретен установлены линейные шаговые двигатели, которые позволяют производить точную настройку верхней губы. При помощи соответствующей программы профиль можно регулировать автоматически. По сравнению с ручной эксплуатацией автоматическое регулирование снижает колебание массы квадратного метра в поперечном направлении на величину до 50 %.



3. Разработка требований к САУ

Для стабильного высокого качества, неубыточности производства и обеспечения должной безопасности разрабатываемой САУ температуры на выходе смесителя подогревателя должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Поддержание регулируемого параметра в пределах 550 мм

2. Ручной и дистанционный режим

3. ПИ-закон регулирования

4.Точность регулирования (отклонения от заданного значения не должны превышать 3-5%).

5. Ввод задания с операторской станции

6. Отображение процесса регулирования температуры на пульте оператора

7. Использование стандартных сигналов и протоколов связи

8. Световая и звуковая сигнализации



4. Разработка структурной схемы САУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 4.1. Структурная схема.

ИМ - Исполнительный механизм;

РО - регулирующий орган;

ОУ - объект управления;

Сигнал с операторской станции поступает на контроллер, который обрабатывает информацию полученную с ЗУ и датчика, и формирует управляющий сигнал, далее сигнал поступает на преобразователь, после преобразования сигнал поступает на исполнительный механизм (ИМ) который управляет задвижкой, которая оказывает влияние на объект управления (ОУ).



5. Разработка технической структуры САУ

Рис. 5.1. Техническая структура САУ

5.1. ПЛК

По заданию преподавателя был выбран микроконтроллер “Ремиконт”- Р-130.

Назначение

Контроллер микропроцессорный Ремиконт Р-130 (рис.2) предназначен для построения современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и позволяет выполнять оперативное управление с использованием персональных ЭВМ, автоматическое регулирование, автоматическое логикопрограммное управление, автоматическое управление с переменной структурой, защиту и блокировку, сигнализацию, регистрацию событий.

Технологическое программирование контроллера микропроцессорного Ремиконт Р-130 выполняется без программистов специалистами, знакомыми с традиционными средствами контроля и управления в АСУ ТП. Запрограммированная информация сохраняется при отключении питания с помощью встроенной батареи.

Контроллер микропроцессорный Ремиконт Р-130 имеет проектную компоновку, которая позволяет пользователю выбрать нужный набор модулей и блоков, согласно числу и виду входных - выходных сигналов. В контроллер встроены развитые средства самодиагностики, сигнализации и идентификации неисправностей, в том числе при отказе комплектующих изделий, выходе сигналов за допустимые границы, сбое в ОЗУ, нарушении обмена по кольцевой сети и т.п. Для дистанционной сигнализации об отказе предусмотрены специальные дискретные выходы.

По интерфейсному входу-выходу контроллеры микропроцессорные Ремиконт Р-130 могут объединяться в локальную управляющую сеть «Транзит» кольцевой конфигурации, которая с помощью блока «Шлюз БШ-1» может взаимодействовать с любым внешним абонентом (например, ЭВМ).

Входные - выходные сигналы.

В процессе сбора и обработки информации от измерительных преобразователей пользователь может выполнять необходимую коррекцию входных сигналов, их линеаризацию, фильтрацию, а также любую арифметическую операцию, в том числе извлечение квадратного корня. В контроллер устанавливаются 2 любых сменных модуля входа - выхода УСО (устройства связи с объектом), выбираемых заказчиком из (табл. 1).

Таблица 1- Модули входных и выходных сигналов.

Наименование и код модуля УСО	Количество входных - выходных сигналов
	аналоговых	дискретных
Наименование модуля	код	вход	выход	вход	выход*
МАС (аналоговых сигналов)	1	8	2	-	-
МДА (дискретно-аналоговый)	2	8	-	-	4
МСД (сигналов дискретных)	3	-	-	-	16
МСД (сигналов дискретных)	4	-	-	4	12
МСД (сигналов дискретных)	5	-	-	8	8
МСД (сигналов дискретных)	6	-	-	12	4
МСД (сигналов дискретных)	7	-	-	16	-

* Каждая пара дискретных выходов может выполнять функции одного импульсного выхода с цепями «больше» - «меньше», общее количество импульсных выходов Ремиконта - 4

5.2 ДАТЧИК УРОВНЯ

Технические характеристики:

Тип датчика - deltabar S PMD 75, Фирмы Endress+Hauser.

deltabar S PMD 75

Deltabar S с керамическимими и силиконовыми сенсорами, интерфейсом HART, PROFIBUS PA или Foundation Fieldbus

Применение

Deltabar S применяется для измерения:

* Расхода (объемного или массового) газа, пара и жидкостей в сочетании с первичными сужающими устройствами

* Уровня, объема или массы жидкостей

* Дифференциального давления, например, на фильтрах и насосах

Преимущества

* Высокая стабильность

* Высокая точность: стандартно ±0.075%, версия PLATINUM: ±0.05%

* Перестройка диапазона100:1, более по запросу

* Соответствие PED (Pressure Equipment Directive)

* Модуль памяти HistoROM®/M-DAT

* Мониторинг функционирования ячейки и электроники

* Модульность конструкции (Deltabar S - Cerabar S), например - взаимозаменяемый дисплей - универсальная электроника для датчиков давления и дифференциального давления

* Простота настройки с диалоговым меню

* Настройка на месте, через 4...20 мА

HART, PROFIBUS PA или Foundation Fieldbus

* Расширенные функции диагностики PMD 75:

Области применения:

- Расход

- Уровень

- Дифф-е давление.

Подключение к процессу:

- 1/4 - 18 NPT

- RC 1/4

Диапозоны измерения:

от -10...+10 мбар или от -10000…+10000 Па (0,09869 атм)

до -40...+40 бар или от -4000000…+4000000 Па (39,477 атм)

Перегрузка: (зависит от элемента выбранного компонента с наименьшей стойкостью)

односторонняя:

макс. 420 бар или 42000000 Па (414,498 атм)

Температура процесса:

-40...+120°C

Окружающие температуры:(меньшие температуры по заказу)

-40...+85°C

Погрешность измерения:

- ±0.075% установленной шкалы

- Версия PLATINUM: ±0.05% установленной шкалы

Питающее напряжение:

- При применении вне взрывоопасной области: 10.5...45 В DC

- EEx ia: 10.5...30 В DC

Выходной сигнал:

4...20 мА с протоколом HART, PROFIBUS PA или Foundation Fieldbus

Опции:

- Версия для высокого давления до pstat 700 бар или 70000000 Па (690,83 атм)

- PMD 75, FMD 77, FMD 78: диафрагма с покрытием родий-золото, материалы согл. NACE

Особенности (опции):

- pstat до 420 бар или 42000000 Па (414,498 атм)

- Диафрагма:тантал

- В сочетании с Deltatop/Deltaset -расходомерный узел

Принцип измерения:

Металлические измерительные диафрагмы, используемые в PMD 75

Разделяющие диафрагмы (3/9) отклоняются при воздействии давления которое поступает во входную камеру датчика. Заполняющее масло (4/8) передает давление на полупроводниковый резистивный мост. Изменение выходного напряжения моста пропорционально дифференциальному давлению.

Преимущества:

* Стандартный ряд рабочего давления: 160 бар(157,908 атм) и 420 бар(414,498 атм)

* Высокая стабильность

* Высокая перегрузочная способность

* Вторичный барьер (вторичная оболочка) для повышения механической надежности.

5.3 Электропневматический позиционер

В качестве электропневматического позиционера выбираем SIPART PS2

Электропневматические позиционеры SIPART PS2 применяются для регулировки позиции вентилей и клапанов на пневматических поступательных и поворотных приводах. Электропневматический позиционер устанавливает на приводе позицию вентиля, соответствующую заданной величине. Через дополнительные функциональные входы можно запустить блокировку или позицию безопасности клапана. Для этого в основном приборе имеется стандартный двоичный вход.

Особенности:

1. простое управление:

- управление на месте (ручной режим) и конфигурирование прибора через три клавиши управления и удобный, двухстрочный ЖК-дисплей

-программирование через SIMATIC PDM; очень высокое качество регулирования благодаря адаптации Online

2.пренебрежительно малый расход воздуха в стационарном режиме

3.функция "герметизации" (обеспечивает макс. перестановочное усилие на седле вентиля)

4.множество функций может быть активировано простым конфигурированием ( например, характеристики и ограничения)

5.обширные функции диагностики для вентиля или привода

6.только один вариант прибора для поступательных и поворотных приводов

7.не чувствительны к вибрациям благодаря малой подвижной массе

Угол поворота (поворотный привод)	30 ... 100°
Входной сигнал	4 ... 20 мA
Выходной сигнал	1,4 ... 7 бар
Рабочая температура	\ \-30 ... +80 °C

5.4 Исполнительный механизм

В качестве исполнительного механизма выбран поворотный пневматический привод типа SAF-03 фирмы AMG-Pesch (рис.5).

Основные конструктивные элементы - зубчатая рейка и шестерня - преобразуют прямолинейное движение двух поршней, действующих в противоположных направлениях, во вращательное движение. Зубчатые рейки обоих поршней находятся в контакте с шестерней, которая передает вращательное движение на арматуру. Поршни движутся за счет воздействия на их поверхность сжатого воздуха.

Поперечные усилия, возникающие при перемещении поршней, гасятся направляющими стойками. За счет этого обеспечивается безупречное осевое положение поршней, что в свою очередь благоприятно сказывается на работу поршневых уплотнений и их сроки службы. За счет постоянного рабочего расстояния между рейками и шестерней принцип "зубчатая рейка/шестерня" позволяет достичь равномерную характеристику момента вращения во время переключения.

Пневмоприводы АМG типа SAF 03 работают за счет воздействия сжатого воздуха и пружин. В приводах однократного действия сжатый воздух подается только во внутреннюю камеру. Создаваемое при этом усилие не только двигает арматуру в заданном направлении, но и одновременно натягивает предохранительные пружины для последующего возврата. Правильно рассчитанная пружина в состоянии перевести арматуру в безопасное положение "закрыто" или "открыто" в случае отказа подачи воздуха.

Технические характеристики:

- принцип "зубчатая рейка-шестерня"

- стойки в качестве направляющих поршня

- угол поворота 90°

- управляющее давление от мин. 2 до 10 бар, фильтрованный, сушеный воздух или неагрессивные газы:

- рабочее положение - любое

- устойчиво в промышленной атмосфере

- смазывание постоянное с пластичной смазкой по DIN 51852-K2K-30

- температура окружающей среды от -25°C до +100°C / Opt. -60°C +100°C

- вращающий момент от 3,5 Нм до 7051 Нм

Техническое обслуживание и проверка: Приводы AMG не требуют обслуживания при выполнении следующих условий: привод установлен по инструкции эксплуатации, управляющая среда правильно подготовлена и условия окружающей среды соответствуют указанным.

5.5 Блок ручного управления (БРУ)

БРУ-5 позволяет осуществить переход от автоматического режима управления к ручному режиму, и управлять системой в этом режиме.

Описание

Область применения:

- Блок управления для ручного переключения выходных токовых цепей импульсного регулятора с автоматического режима управления на ручное и обратно при помощи клавиши на передней панели

- Блок управления для дистанционного переключения режима управления в положение ручной/автомат, при помощи сигналов, подаваемых на клеммно-блочный соединитель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.5.7. БРУ-5

- Автоматическая блокировка (в ручном режиме управления) дистанционного переключения при включении клавиши на передней панели

- Блок ручного управления импульсным исполнительным механизмом

- Цифровая индикация технологического параметра, сигнала положения исполнительного механизма, в пределах от 0,0 до 100,0 % с возможностью масштабирования

- Светодиодная индикация режима управления

- Системы цифровой и линейной индикации технологических параметров

- Удаленные устройства связи с обьектом с индикацией

- Территориально распределенные и локальные системы управления

Технические характеристики

- Входные сигналы: 0-5мА (Rвх=400 Ом), 0(4)-20 мА (Rвх=100 Ом), 0-10В (Rвх>50кОм)

- Основная приведенная погрешность измерения: ±0,2%

- Количество разрядов цифрового индикатора: 4

- Высота цифр светодиодных индикаторов: 14 мм

- Коммутационная способность контактов реле с магнитной блокировкой:

постоянный ток ... < 30 В, < 0,250 А

переменный ток ... < 220 В, < 0,100 А

- Температура окружающей среды: от +5°С до +50°С

- Напряжение питания: от сети переменного тока ~(220±22)В, (50±1)Гц

- Потребляемая мощность: не более 6 Вт

- Корпус (ВхШхГ): щитовой 96х96х185 мм DIN43700, IP30

- Монтажная глубина: 190 мм

- Масса блока: не более 0,95 кг



6. Выбор структуры регулятора

Для решения задач регулирования используется регулирующая модель

контроллера. В каждом контроллере можно реализовать до четырех независимых или взаимосвязанных контуров регулирования. В каждом контуре регуляторы могут быть одного или разных типов, никаких ограничений на сочетание видов регулятора не накладывается.

Выбираю аналоговый стандартный регулятор

Рис6. 1.Аналоговый стандартный регулятор

Сигнал задания поступает на вход алгоритма РАН, на второй вход этого алгоритма поступает сигнал от датчика (через алгоритм ВАА). Выходной сигнал алгоритма РАН через алгоритм РУЧ и алгоритм АВА поступает на аналоговый выход контроллера.

С помощью алгоритма ОКО организуется оперативное управление.

Функции, выполняемые при оперативном управлении, задаются путем конфигурирования входов алгоритма ОКО. Вход “вх” подключается к сигналу, представляющему регулируемый параметр. В остальном алгоритм РАН не отличается от алгоритма РИМ.

При построении регуляторов чаще всего используются следующие алгоритмы:

РАН - регулирование аналоговое;

ЗДН - задание;

РУЧ - ручное управление;

ОКО - оперативный контроль контура регулирования;

ВАА, ВАБ - ввод аналоговый группы А и (или) Б;

АВА, АВБ - аналоговый вывод группы А и (или) Б;

РАН - это “ядро” аналогового регулятора, формирующее ПИД-закон регулирования.

ЗДН - алгоритм, формирующий сигнал задания. Этот алгоритм снабжен также переключателем вида задания, с помощью которого можно выбирать один из трех видов задания: ручное, программное или внешнее. При ручном задании сигнал задания устанавливается оператором вручную; при программном задании изменяется во времени по заданной программе (при этом дополнительно используются алгоритмы программного задания ПРЗ); при внешнем задании сигнал задания либо формируется внутри контроллера с помощью других алгоритмов, либо поступает извне через цепи аналогового входа, либо поступает, извне по сети Транзит.

РУЧ - алгоритм, с помощью которого регулятор из автоматического режима можно перевести на режим ручного или дистанционного управления. В ручном режиме алгоритм РУЧ позволяет управлять исполнительным механизмом вручную, при дистанционном управлении сигнал, управляющий исполнительным механизмом, может либо формироваться какими-либо алгоритмами (помимо основного ПИД) внутри контроллера, либо поступать извне через аналоговые входы контроллера, либо поступать извне по сети Транзит.

Для того чтобы алгоритмы оперативного управления - ЗДН, РУЧ - выполняли свои функции, в комплекте с ними необходимо задействовать еще один алгоритм - ОКО. Алгоритм ОКО выполняет двойную функцию. С однойстороны, он позволяет всю оперативную информацию вывести на индикаторы, расположенные, на лицевой панели контроллера, и, с другой,- передать команды, поступающие от клавиш лицевой панели, алгоритмам оперативного управления.

С помощью специальной группы алгоритмов ввода-вывода организуется связь регулятора с внешними цепями контроллера - датчиками и исполнительными механизмами.

Аналоговые сигналы вводятся в контроллер с помощью АЦП, однако, для того, чтобы “подключиться” к этим сигналам, необходимо задействовать алгоритмы ввода аналогового: ВАА для группы А и (или) ВАБ для группы Б. В этих алгоритмах аналоговый сигнал калибруется. При калибровке путем смещения корректируется “нуль”, а путем масштабирования - диапазон изменения входного сигнала. Выходные сигналы алгоритма ВАА (ВАВ) “представляют” аналоговые сигналы, поступающие на вход контроллера.

Аналогично формируются сигналы на аналоговом выходе контроллера. Для этого используются алгоритмы аналогового вывода АВА (группа А) и (или) АВБ(группа Б). В этих алгоритмах также корректируется “нуль” и диапазон изменения выходного сигнала.



7. Разработка функциональной схемы регулятора

напорный ящик бумага автоматический управление

При построении регулятора использовались следующие алгоритмы:

ОГР (ограничение), предназначенный для установки пределов вводимого задания. При вводе запредельного значения алгоритм устанавливает предельное;

ЗДН (задание), формирующий сигнал задания. Этот алгоритм снабжён также переключателем вида задания, с помощью которого можно выбирать один из трёх видов задания: ручное, программное или внешнее. При ручном задании сигнал задания устанавливается оператором вручную; при программном задании - изменяется во времени по заданной программе (дополнительно используются алгоритмы программного задания ПРЗ); при внешнем задании сигнал задания либо формируется внутри контроллера с помощью других алгоритмов, либо поступает извне через цепи аналогового входа, либо поступает, извне по сети "Транзит".

РАН (регулирование аналоговое) - это “ядро” аналогового регулятора, используемое при построении ПИД регулятора. Помимо формирования закона регулирования, в алгоритме вычисляется сигнал рассогласования, который фильтруется, вводится зона нечувствительности. Алгоритм, как правило, применяется в сочетании с алгоритмом аналогового вывода АВА (АВБ), который преобразует выходной аналоговый сигнал алгоритма РАН в последовательность импульсов; управляющих исполнительным механизмом. Алгоритм содержит узел настройки, позволяющий автоматизировать процесс настройки регулятора.

РУЧ (ручное управление), позволяющий перевести регулятор из автоматического режима управления в ручной или дистанционный. В ручном режиме алгоритм РУЧ позволяет управлять исполнительным механизмом вручную, при дистанционном управлении сигнал, управляющий исполнительным механизмом, может либо формироваться внутри контроллера с помощью других алгоритмов, либо поступать извне через аналоговые входы контроллера, либо поступать извне по сети Транзит.

ОКО (оперативный контроль контура регулирования), предназначенный для вывода оперативной информации на индикаторы, расположенные на лицевой панели контроллера, и передачи команд от клавиш лицевой панели алгоритмам оперативного управления. Его необходимо задействовать для функционирования алгоритмов оперативного управления - ЗДН и РУЧ.

С помощью специальной группы алгоритмов ввода / вывода организуется связь регулятора с внешними цепями контроллера - датчиками и исполнительными механизмами.

Аналоговые сигналы вводятся в контроллер с помощью АЦП, однако, для того, чтобы “подключиться” к этим сигналам, необходимо задействовать алгоритмы ввода аналогового сигнала: ВАА для группы А и / или ВАБ для группы Б. В этих алгоритмах производиться калибровка аналогового сигнала, при которой, путём смещения корректируется “нуль”, а путём масштабирования - диапазон изменения входного сигнала. Выходные сигналы алгоритма ВАА представляют собой аналоговые сигналы, поступающие на вход контроллера.

Сигналы на аналоговом выходе контроллера формируются аналогично. Для этого используются алгоритмы аналогового вывода АВА (группа А) и / или АВБ (Б). В этих алгоритмах также корректируется “нуль” и диапазон изменения выходного сигнала.

Сигнал задания поступает на вход алгоритма РАН, на второй вход этого алгоритма поступает сигнал от датчика (через алгоритм ВАА). Выходной сигнал алгоритма РАН, через алгоритмы РУЧ и ABA, поступает на аналоговый выход контроллера.

С помощью алгоритма ОКО организуется оперативное управление. Функции, выполняемые при оперативном управлении, задаются путём конфигурирования входов алгоритма ОКО.

Сигнал, поступающий на вход "здн" этого алгоритма, всегда выводится на верхний цифровой индикатор "задание" лицевой панели контроллера независимо от того, к выходу какого алгоблока подключается вход "здн". Однако, если сигнал задания нужно не только контролировать, но и изменять вручную, вход "здн" должен обязательно подключаться к первому выходу алгоритма ЗДН.

На нижний цифровой индикатор избирательного контроля в положении "вх", "е", и "вых" поступают сигналы, приходящие на входы соответственно "вх", "е" и "вр" алгоритма ОКО. Вход "вх" подключается к сигналу, представляющему регулируемый параметр. Вход "е" обычно связывается с выходом "Уе" алгоритма РАН, на котором формируется сигнал рассогласования. Вход "вр" (выход регулятора) подключается к выходу алгоблока, характеризующего выходной сигнал регулятора. Сигнал на этом входе поступает не только на нижний цифровой индикатор в положении "вых", но также на шкальный индикатор. По шкальному индикатору ориентировочно (с разрешающей способностью 5%) контролируется выходной сигнал регулятора независимо от того, какой сигнал в данный момент выводится на цифровой индикатор избирательного контроля. Для регулятора выходным сигналом считается сигнал на выходе датчика положения исполнительного механизма, который заведён на второй вход алгоритма ВАА, однако, это может быть какой-либо другой сигнал.

Если вход "вр" алгоритма ОКО может подключаться к выходу разных алгоблоков (в зависимости от того, какой сигнал считается выходным), то вход "руч" алгоритма ОКО обязательно должен подключаться к первому выходу алгоритма РУЧ. Только в этом случае с помощью клавиш лицевой панели можно менять режим управления и управлять исполнительным механизмом вручную.

Алгоритм ОКО имеет два настроечных входа W0 и W100. На этих входах обычно задаются константы, определяющие технические единицы, в которых контролируются сигналы задания, входа и рассогласования (для всех трёх сигналов технические единицы одинаковы). Каждая из констант на входах W0 и W100 может задаваться в диапазоне от -1999 до 9999 с шагом 1, Константа на входе W0 определяет число, соответствующее 0 % сигнала задания, входа и рассогласования, а константа на входе W100 число, соответствующее 100 % этих сигналов.

На выходе алгоритма РАН формируется сигнал рассогласования Уе = Хздн - Хвх. Если регулируемый параметр Хвх меньше сигнала задания Хздн, то сигнал Уе - положителен, в противном случае - отрицателен. При контроле сигнала рассогласования, обычно, принято знаку этого сигнала приписывать противоположный смысл. Поэтому сигнал на входе "е" алгоритма ОКО инвертируется.



8.Организация безударных переходов

Безударный переход- отсутствие резких скачков при переходе от одного значения сигнала управляющего воздействия к другому.

Организация безударного перехода при выходе из строя системы управления является одной из важнейших задач при управлении технологическими процессами.

Рассмотрим автоматическую систему регулирования давления в НЯ. В качестве регулирующего устройства используется контроллер РемиконтР-130.

Существует несколько способов организации безударного перехода:

· применение резервного контроллера Ремиконт Р-130;

· применение ручного управления.

По заданию преподавателя необходимо осуществить безударный переход в случае отказа внешнего регулятора.

Для того чтобы система даже после отказа контроллера Р-130 оставалась в автоматическом режиме управления используется резервный контроллер той же модели и модификации, связь между которыми осуществляется с помощью сети «Транзит», предусмотренной разработчиками Ремиконта Р-130.Сетевое взаимодействие осуществляется посредствам библиотечных алгоритмов интерфейсного вывода ИНВ и ввода интерфейсного ВИН.

При отказе контроллера или отключении питания срабатывает специальное реле, шунтирующее контроллер и сохраняющее целостность сети «Транзит». Отказавший контроллер при этом выпадает из обмена информацией. Реле, шунтирующее интерфейсную цепь, расположено в блоке питания БП-1. Поэтому для сохранения целостности сети «Транзит» кабель этой сети не должен отключатся от блока питания (однако само питание от этого блока может быть отключено).

Каждому контроллеру, подключенному к сети «Транзит», присваивается логический (системный) номер. Есть ряд особенностей относительно номеров контроллера, основным из которых является то, что в одной сети «Транзит» не должно быть двух или более контроллеров, имеющих одинаковый системный номер. В алгоритме ВИН устанавливается системный номер контроллера - источника. Кроме того, для каждого входа алгоритма ВИН устанавливается номер сигнала, передаваемого выбранным контроллером-источником. Именно этот сигнал будет сформирован на данном выходе алгоритма ВИН и затем поступит на вход других алгоритмов, соединенных по конфигурации с данным выходом алгоритма ВИН. ИНВ- передает в сеть сигналы поступающие на вход алгоритма ИНВ. ПОР- пороговый контроль. Контроль за выходом сигнала или разности двух сигналов из ограниченной справа области допустимых значений.

Таким образом, между алгоблоками равных контроллеров с помощью сети «Транзит» и алгоритмов интерфейсного ввода-вывода устанавливается виртуальный (кажущийся) канал связи. Работают контроллеры при этом так, как будто этот канал в действительности существует.

Для перевода системы из автоматического режима в ручной используется блок ручного управления БРУ.

Система функционирует в обычном автоматизированном режиме (ключ замкнут на «А»). Как только происходит сбой, оператор переводит систему в режим ручного управления, для этого он на БРУ нажимает соответствующую кнопку, что переводит ключ в положение «Р» (означает ручной режим управления). При отказе в системе реализуется режим отступления к последнему значению сигнала задания. И затем благодаря ручному задатчику имеет возможность самостоятельно регулировать системой, не давая ей выйти из строя, пока обслуживающий персонал будет устранять неполадку.

При переводе системы с автоматического в ручное управление, заводами изготовителями блока БРУ, преобразователя и ИМ схемно обеспечивается безударный переход.

Общая схема обеспечения безударного перехода показана на рис8-.1,2

Рис. 8.1 Обеспечение безударного перехода



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 8.2. Простейшая схема обеспечения безударного перехода.



9. Организация внешних соединений САУ

Рис 9.1.Техническая схема САУ

МАС - модуль аналогового сигнала;

КБС-2 - клеммно-блочное соединение для дискретных сигналов;

БК - блок контроллеров;

ПЛК - программируемый логический контроллер Ремиконт Р-130;

БП - блок питания.

ИП - измерительный преобразователь температуры смеси

БРУ - блок ручного управления

ЭПП - электропневматический позиционер

ПИМ- пневматический исполнительный механизм



Выводы

Целью проекта была техническая реализация САУ уровнем в напорном ящике БДМ.

В ходе разработки курсового проекта было проведено ознакомление с системой управления уровнем в напорном ящике и выяснен ряд задач, которые стоят на производстве. Произведена организация безударного перехода, при отказе РУ, которым был выбран контроллер Ремиконт Р-130. Все выбранные ТС обеспечивают достаточные точность, быстродействие и надёжность. С помощью выбранного контроллера реализуется индикация параметров процесса на операторской станции, а также возможность изменения, с неё, настроек регулятора и задания системы.

Так же были разработаны техническая структура системы автоматизации. Была разработана спецификация средств автоматизации.



Список литературы

Источники:

1. МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ «Реализация автоматических регуляторов на базе малоканальных микропроцессорных контроллеров РЕМИКОНТ Р-130»

2. Блоки ручного управления БРУ. Руководство по эксплуатации ОАО АБС ЭЭиМ Автоматизации

3. http://www.amg-pesch.de/index.php?module=products&index[products][action]=details&index[products][category]=25&index[products][data][products_id]=3&lang=ru

4. http://www.smc-pneumatik.ru/cat.php?sub=90

5. http://www.metran.ru/products/siz/dras/ele/r8700/

6. Ю.С. Жукова Учебное пособие «Управление качественными показателями бумаги на БДМ»

7. Ю.С. Жукова Учебное пособие «Автоматизация процессов производства бумаги»

8. «Технология целлюлозно-бумажного производства» Том 3

9. Дятлова Е.П. Кондрашкова Г.А. Правила оформления выпускных квалификационных работ (дипломных проектов и работ): Методические указания / ГОУВПО СПбГТУРП. СПб., 2005г., 30с.

10. Н.П. Серебряков «Проектирование автоматизированных систем», учебно-методическое пособие по курсовому проектированию. СПб., 2011

Размещено на Allbest.ru

...