Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Разработка системы управления купажирования водки

Разработка системы управления купажирования водки

Описание технологического процесса производства водки. Роль купажного отделения в процессе производства продукта. Описание функциональной схемы автоматизации. Структура системы управления. Выбор микропроцессорного контроллера и его проектная компоновка.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 07.09.2013
Размер файла 856,5 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Модули управляющего компьютера SIMATIC M7-300.

SIMATIC S7-300 отвечают требованиям национальных и международных стандартов и норм, включая DIN, UL, CSA и FM. Они имеют сертификат Госстандарта России № РОСС DE.ME20.B00819 на соответствие требованиям ГОСТ Р 50377-92, ГОСТ 28244-89 и ГОСТ 29216-91, а также сертификат Госстандарта России № 1307 о регистрации контроллеров S7-300 в Государственном реестре средств измерений № 15772-96.

Контроллеры отличаются высокой стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам и имеют два исполнения:

Стандартные системы с диапазоном рабочих температур от 0 до 60 °С.

Системы с расширенным температурным диапазоном (от -25 до 60 °С) и повышенной стойкостью к воздействию влажности, конденсата и мороза. Могут устанавливаться вне помещений в шкафах со степенью защиты IP 20.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:

Все модули легко устанавливаются на профильную рейку DIN и фиксируются на установленных местах винтом.

Подключение модулей к внутренней шине контроллера производится с помощью шинных соединителей.

Наличие фронтальных соединителей, позволяющих производить замену модулей без демонтажа всех внешних соединений.

Подключение внешних соединений с помощью винтовых или пружинных контактов.

Применение модульных соединений (TOP connection) с 1- или 3-проводным подключением.

Единая для всех модулей глубина установки. Наличие защитных крышек, закрывающих узлы подключения внешних цепей.

Возможность установки сигнальных модулей и коммуникационных процессоров на любые посадочные места монтажной стойки.

Контроллеры SIMATIC S7-300 оснащены широким набором функций, позволяющих в максимальной степени упростить процесс разработки программы, ее отладки и обслуживания контроллера в процессе его эксплуатации:

Высокое быстродействие. Выполнение инструкций за 0,3мкс существенно расширяет спектр допустимых областей использования контроллеров.

Поддержка математики с плавающей запятой, позволяющая выполнять эффективную обработку данных.

Простое определение параметров настройки. Дружественные пользователю программные инструментальные средства со стандартным интерфейсом, позволяющие задавать необходимые параметры настройки модулей.

Человеко-машинный интерфейс. Функции обслуживания человеко-машинного интерфейса встроены в операционную систему контроллера.

Диагностические функции, встроенные в операционную систему контроллера. С их помощью осуществляется непрерывный контроль функционирования системы, и выявляются все возникающие отказы. Фиксация времен возникновения отказов в кольцевом буфере для последующего анализа.

Парольная защита. Использование многоуровневой парольной защиты программ пользователя.

Ключ выбора режимов работы. Ключом может быть установлен требуемый режим работы системы. После удаления ключа из замочной скважины заданный режим работы системы изменить невозможно.

Контроллеры SIMATIC S7-300 обладают широкими коммуникационными возможностями:

Наличие коммуникационных процессоров для подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet и AS-интерфейсу.

Наличие коммуникационных процессоров для подключения к PPI интерфейсу.

В каждый центральный процессор встроен MPI (multi point interface) интерфейс, позволяющий создавать простые и дешевые сетевые решения для связи с программаторами, персональными ЭВМ, устройствами человеко-машинного интерфейса, другими системами SIMATIC S7, M7, C7. Параметры конфигурации MPI интерфейса могут быть определены встроенными средствами STEP 7.

Центральные процессоры поддерживают следующие виды связи:

Циклический обмен данными с устройствами распределенного ввода-вывода по сети PROFIBUS или AS интерфейсу.

Обмен данными между системами автоматизации или между станцией человеко-машинного интерфейса и несколькими системами автоматизации. Обмен данными может осуществляться циклически или по прерываниям.

Подключение контроллеров SIMATIC S7-300 к сети PROFIBUS-DP может производиться с помощью коммуникационного процессора или через встроенный интерфейс центрального процессора.

Центральные процессоры со встроенным интерфейсом PROFIBUS-DP позволяют создавать распределенные системы автоматического управления со скоростным обменом данными между ее компонентами по сети PROFIBUS-DP. Контроллер в такой системе может выполнять функции ведущего или ведомого устройства.

Обращение к входам-выходам устройств распределенного ввода-вывода производится теми же способами, что и к входам-выходам центрального контроллера.

Функции ведущих сетевых устройств могут выполнять:

Контроллеры SIMATIC S7-300, подключенные к сети через встроенный интерфейс центрального процессора или через коммуникационный процессор.

Контроллеры SIMATIC S7-400, подключенные к сети через встроенный интерфейс центрального процессора или через коммуникационный процессор.

Контроллеры SIMATIC C7, подключенные к сети через встроенный интерфейс центрального процессора или через коммуникационный процессор.

Контроллеры SIMATIC S5-115U/H, S5-135U, S5-155U/H через интерфейсный модуль IM 308.

Контроллеры SIMATIC S5-95U с интерфейсом PROFIBUS-DP.

Контроллеры SIMATIC 505.

Для организации связи по MPI интерфейсу, а также сетям PROFIBUS и Industrial Ethernet контроллеры SIMATIC S7-300 допускают использование различных способов передачи информации:

Циклический обмен между сетевыми контроллерами с использованием глобальных данных.

Сетевой обмен данными по прерываниям с использованием коммуникационных функций.

Использование глобальных данных позволяет организовать циклический обмен данными между сетевыми контроллерами. В одном цикле может передаваться до 4 пакетов глобальных данных по 22 байта. Режим может быть использован для обеспечения доступа одного контроллера к памяти данных другого контроллера. Обмен глобальными данными может осуществляться только через MPI интерфейс. Задание параметров связи производится с помощью таблицы глобальных данных STEP 7.

Связь с контроллерами семейства SIMATIC S5 и контроллерами других фирм-изготовителей может осуществляться с помощью нерезидентных блоков. Эти блоки позволяют обслуживать:

S5 - совместимую связь через PROFIBUS и Industrial Ethernet.

Стандартную связь с системами других фирм-изготовителей через PROFIBUS и Industrial Ethernet.

MPI интерфейс встроен во все центральные процессоры семейства SIMATIC S7-300. Интерфейс может быть использован для создания простых сетевых решений:

* MPI интерфейс позволяет поддерживать одновременную связь с несколькими программаторами, компьютерами с установленным STEP 7, устройствами человеко-машинного интерфейса, S7-300, M7-300, S7-400 и M7-400.

* Глобальные данные. Сетевые контроллеры могут осуществлять циклический обмен данными. За один цикл может передаваться до 16 пакетов глобальных данных по 64 байта каждый. Центральные процессоры S7-300 способны поддерживать связь не более чем с 16 партнерами, передавая за один цикл до 4 пакетов глобальных данных по 22 байта каждый (только для STEP 7 V4.x и более поздних версий). Глобальные данные могут передаваться только по MPI интерфейсу.

* Внутренняя коммуникационная шина (К-шина). MPI интерфейс центрального процессора соединен с К-шиной контроллера S7-300. За счет этого через MPI интерфейс может быть осуществлено непосредственное обращение программатора к функциональным модулям и коммуникационным процессорам.

* Мощная коммуникационная технология:

* Возможность объединения до 32 MPI станций.

* До 8 динамических связей на процессор для обмена данными с контроллерами SIMATIC S7-300/S7-400/M7/C7.

* До 4 статических связей на процессор с программаторами, компьютерами, устройствами человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI, контроллерами SIMATIC S7-300, M7-300, S7-400 или М7-400.

* Скорость передачи данных 187,5Кбит/с или 12Мбит/с.

* Максимальное расстояние между двумя соседними MPI станциями или узлами до 50м (без повторителей), до 1100м (с двумя повторителями), до 9100м (с 10 последовательно включенными повторителями), свыше 50 км (через волоконно-оптический кабель с модулями оптической связи).

* Гибкие возможности расширения, обеспечиваемые использованием устройств распределенного ввода-вывода, сетевых кабелей, сетевых соединителей и повторителей RS 485.

В зависимости от степени сложности решаемых задач в контроллерах S7-300 может применяться несколько типов центральных процессоров:

Таблица 2

Тип

Краткое описание

CPU 312IFM

Компактный процессор со встроенными дискретными входами-выходами, предназначенный для решения относительно простых задач автоматизации, не требующих обработки аналоговых сигналов. Встроенные функции позволяют обслуживать скоростной счетчик, производить измерение частоты, обрабатывать внешние аппаратные прерывания.

CPU 313

Процессор, предназначенный для экономичного решения относительно простых задач автоматизации с повышенными требованиями к времени выполнения программы. Допускает расширение памяти программ за счет установки субмодуля Flash EEPROM объемом до 512К байт.

CPU 314IFM

Компактный процессор, оснащенный встроенными дискретными и аналоговыми входами-выходами, предназначенный для решения задач, требующих высокой скорости обработки информации. Процессор оснащен расширенным набором встроенных функций, позволяющих обслуживать 2 скоростных счетчика, измерять частоту, осуществлять управление позиционированием и регулирование, обрабатывать аппаратные прерывания.

CPU 314

Процессор, предназначенный для скоростной обработки информации и позволяющий использовать расширенные конфигурации ввода-вывода.

CPU 315

Процессор, предназначенный для решения комплексных задач автоматизации, оснащенный памятью программ большого объема и позволяющий использовать расширенные конфигурации ввода-вывода.

CPU 315-2DP

Процессор с большим объемом памяти программ, допускающий работу в конфигурациях с распределенным и централизованным вводом-выводом. Оснащен встроенным интерфейсом PROFIBUS-DP.

CPU 316

Центральный процессор с большим объемом памяти программ и высоким быстродействием. Может быть использован для построения централизованных и распределенных конфигураций.

CPU 318-2DP

Наиболее мощный центральный процессор семейства. Для хранения программ и данных может выделяться по 256 Кбайт. Оснащен встроенным интерфейсом PROFIBUS-DP. Позволяет создавать мощные сетевые конфигурации и выполнять функции ведущего и ведомого устройств PROFIBUS-DP.

Основные технические характеристики центральных процессоров:

Высокое быстродействие. Время выполнения логической команды в CPU 312IFM и CPU 313 составляет 600нс, в CPU 314IFM … CPU 316 - 300нс, в CPU 318-2 - 100нс.

Объемы оперативной памяти, соответствующие классу решаемых задач: от 6 Кбайт в CPU 312IFM до 512 Кбайт в CPU 318-2.

Гибкие возможности расширения. CPU 312IFM и CPU 313 допускают подключение до 8 (однорядная конфигурация), остальные центральные процессоры - до 32 модулей (4-рядная конфигурация) ввода-вывода.

MPI интерфейс. Одновременно до 4 статических и до 4 (CPU 314, CPU 315, CPU 315-2DP) или 8 (CPU 316) динамических соединений с S7-300/S7-400 или до 4 статических соединений с программаторами, компьютерами или панелями оператора. CPU 318-2 позволяет поддерживать до 32 соединений с S7-300/S7-400.

Переключатель режимов работы. Переключение режимов с помощью специального ключа. Удаление ключа исключает возможность несанкционированного изменения режимов работы.

Парольная защита программы пользователя.

Диагностический буфер. Сохраняет сообщения о последних 100 отказах и прерываниях. Содержимое буфера может быть использовано для анализа работы системы.

Необслуживаемое сохранение данных без буферной батареи. При сбоях в питании центральный процессор способен сохранять в NVRAM значения флагов, состояния таймеров и счетчиков.

Часы реального времени. Встроены во все центральные процессоры. В центральных процессорах CPU 314IFM … CPU 318-2 кроме часов встроен и календарь.

Встроенные коммуникационные функции. Операционная система центральных процессоров поддерживает функции связи с программаторами/панелями оператора, стандартные и расширенные (только сервер) функции связи.

Возможность сохранения программы и данных в карте Flash EPROM. Возможность программирования карты Flash EPROM через разъем центрального процессора.

Набор встроенных функций в CPU 312IFM и CPU 314IFM.

Встроенный интерфейс PROFIBUS-DP в CPU 315-2DP и CPU 318-2.

5.2 Проектная компоновка МПК Siemens SIMATIC S7 - 300

В соответствии с поставленными задачами автоматизации и разработанной ФСА для купажного отделения ЗАО МПБК «Очаково» контроллер должен обладать следующим количеством входов/выход:

Таблица 3

СИГНАЛЫ

ВХОДЫ

ВЫХОДЫ

Дискретные

29

13

Аналоговые

30

9

Общий объем используемых сигналов составляет: 59 входа и 22 выхода, однако для разрабатываемой СА было предусмотрено резервное количество входов/выходов на случай модернизации системы на базе Siemens SIMATIC S7 - 300. Модульность позволила скомпоновать контроллер с необходимым объемом каналов и процессорной производительностью, а развитые сетевые средства без труда позволили объединить их в единую систему предприятия.

В связи с этим был выбран следующий состав МПК:

Таблица 4

Наименование компонента

Кол-во

Заказной номер

SIMATIC S7-300, CPU 316. Центральный процессор со встроенным блоком питания =24В и объемом рабочей памяти 128 Кбайт.

1

6ES7316-1AG00-0AB0

SIMATIC S7-300, PS 307. Стабилизированный блок питания, ~120/230В, =24В/ 10 A.

1

6ES7307-1KA00-0AA0

SIMATIC S7-300, SM 321. Модуль ввода дискретных сигналов, оптическая изоляция, 32 входа =24В (1х32 входа).

1

6ES7321-1EL00-0AA0

SIMATIC S7-300, SM 322. Модуль вывода дискретных сигналов, оптическая изоляция, 32 дискретных выхода =24В/ 0.5A, суммарный выходной ток 8A.

1

6ES7322-1BL00-0AA0

SIMATIC S7-300, SM 331. Модуль ввода аналоговых сигналов, оптическая изоляция, 8 входов, измерение сигналов напряжения/ силы тока/ термопар/ сопротивления, прерывания, диагностика, разрешение 9/12/14 бит, установка/замена под напряжением.

4

6ES7331-7KF01-0AB0

SIMATIC S7-300, SM 332. Модуль вывода аналоговых сигналов, оптическая изоляция, 8 выходов, выходные сигналы напряжения/ силы тока, разрешение 11/12 бит, диагностика, установка и замена без отключения питания.

2

6ES7332-5HD01-0AB0

Таблица 5. Основные характеристики выбранного центрального процессора

ОЗУ

128 Кбайт/ 42 Кбайт инструкций

Загружаемая память:

встроенная

192 Кбайт RAM

подключаемая

512 Кбайт Flash EEPROM

Данные:

сохраняемые без батареи

4 Кбайт, биты памяти, счетчики, таймеры и данные

сохраняемые с батареей

Дополнительно все блоки данных

Язык программирования

STEP 7

Организация программы

Линейная, разветвленная

Типы блоков

Организационные (OB), функциональные (FB), функции (FC), данных (DB), системных функций (SFB, SFC)

Максимальное количество блоков

128 FC, 128 FB или 127 DB

Варианты выполнения программы:

свободные циклы

Возможно (OB1)

по сторожевого таймера

Возможно (OB35)

по реальному времени

Возможно (OB10)

по временным прерываниям

Возможно (OB10)

по аппаратным прерываниям

Возможно (OB40)

рестарт

Возможно (OB100)

Количество блоков на выполняемую программу

8

Глубина вложений

8

Набор инструкций

Логические операции, операции со скобками, назначение результата, сохранение, счет, загрузка, передача, сравнение, сдвиг, вращение, вызов блоков, операции над числами с фиксированной и плавающей запятой, функции переходов.

Парольная защита программы

Возможна

Системные функции (SFC)

Обработка прерываний, ошибок и отказов; копирование данных; временные функции (часы); диагностические функции; определение параметров модулей; переопределение режимов работы.

Время выполнения:

логических операций

0.3…0.6мкс

операций со словами

1.0мкс

операций с таймерами и счетчиками

12мкс

сложения целых чисел

2.0мкс

сложения действительных чисел

50.0мкс

Контроль длительности цикла сканирования:

по умолчанию

150мс

допустимый диапазон

1…6000мс

Биты памяти:

общее количество

2048

сохраняемые при наличии батареи

До 2048

сохраняемые без батареи

До 2048

Биты памяти:

общее количество

2048

сохраняемые при наличии батареи

До 2048

сохраняемые без батареи

До 2048

Счетчики:

общее количество

64

сохраняемые при наличии батареи

До 64

сохраняемые без батареи

До 64

числовой диапазон

1…999

Таймеры:

общее количество

128

сохраняемые при наличии батареи

До 128

сохраняемые без батареи

До 128

диапазоны выдержек времени

10мс…9990с

Многоточечный интерфейс (MPI):

количество станций

До 31 станции на шине MPI (программаторы, компьютеры, панели операторов, S7-300, S7-400, M7-300, M7-400, C7-620). До 4 статических и 8 динамических активных соединений.

скорость передачи

187.5Кбит/с

расстояние между соседними станциями

До 50м без повторителей. До 1100м с двумя и до 9100м с десятью повторителями. До 23.8км при использовании оптоволоконного кабеля.

Варианты программирования

С помощью программаторов PG720, PG720C, PG740, PG760. С помощью ПЭВМ. Через MPI и PROFIBUS-DP интерфейсы.

Адресное пространство ввода-вывода

256/256 байт

Отображение процесса

128/128 байт

Дискретных входов-выходов

До 1024 каналов

Аналоговых входов-выходов

До 128 канала

Количество модулей в системе

До 32

Количество стоек в системе

До 4

Количество DP линий на ЦП (встроенный интерфейс/ СР342-5)

-/1

DP станций на ЦП (встроенный интерфейс/ СР342-5)

-/64

Адресное пространство на станцию

122 байт

Модулей ЕТ 200М

8

DP соединений (ведущий-ведомый)

1 (СР342-5)

Нерезидентный сервис

Связь с программатором и панелью оператора, S5 коммуникации, стандартные коммуникации.

Количество соединений

4/8

Напряжение питания:

номинальное значение

=24В

допустимый диапазон изменений

20.4…28.8В

Потребляемый ток

1.0А

Потребляемый ток импульсный

8.0А

Потребляемая мощность

8Вт

Габариты

80х125х130мм

Масса:

центрального процессора

0.53кг

картриджа памяти

0.016кг

Допустимый состав модулей:

функциональных (FC)

8

коммуникационных (CP, PPI)

4

коммуникационных (CP, LAN)

2

Доступное программное обеспечение:

программное управление

16 циклами

диагностирование процесса

Возможно

S7-GRAPH

Возможно

S7-HiGRAPH

Возможно

S7-SCL

Возможно

CFC

Возможно

Контроллеры SIMATIC S7-300 используют для своей работы постоянный ток напряжением 24В. Модуль PS 307 преобразует входное напряжение ~120/230В в выходное напряжение 24В постоянного тока. Он может использоваться как для питания внутренних цепей контроллера, так и для питания его входных и выходных цепей.

Модуль монтируется на стандартную профильную шину DIN. Справа от него монтируется модуль центрального процессора. Подключение к центральному процессору производится через внутренний соединитель.

На лицевой панели модуля расположены:

* Индикатор выходного напряжения =24В.

* Переключатель выбора уровня входного напряжения.

* Выключатель.

* Терминал для подключения кабеля входного напряжения, кабеля выходного напряжения и защитного заземления.

Основные характеристики выбранного блока питания:

Таблица 6

Вход

Входное напряжение:

номинальное значение

~120/230В

допустимый диапазон изменений

93…132/187…264В

Допустимый перерыв в питании

20мс

Частота входного напряжения:

номинальное значение

50/60Гц

допустимый диапазон изменений

47…63Гц

Входной ток:

при ~230В

1.0А

при ~120В

2.0А

Ток короткого замыкания

45А

Выход

Выходное напряжение:

номинальное значение

=24В

допустимый диапазон изменений

24В+5% (холостой ход)

Выходной ток

5А

Защита от короткого замыкания

Электронная

Общие данные

Класс защиты

I (по ICE 536), с защищенными проводниками)

Коэффициент полезного действия

87%

Потребляемая мощность

18Вт

Габариты

80х125х120мм

Масса

0.74кг

Сечение проводников

2 х 0.5…2.5мм2 (20…13AWG)

Модули ввода дискретных сигналов.

Модули ввода дискретных сигналов предназначены для преобразования параметров внешних входных дискретных сигналов в параметры внутренних цифровых сигналов контроллера. Они позволяют вводить в контроллер сигналы переключателей и 2-проводных датчиков.

Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены зеленые светодиоды, предназначенные для контроля состояния входных цепей модулей.

Модули монтируются на профильную рейку DIN и соединяются с соседними модулями с помощью шинных соединителей. Адресация входов определяется номером разъема, к которому подключен модуль.

Подключение входных цепей производится к съемным фронтальным соединителям, которые закрываются защитными крышками. На крышки наносится маркировка входных цепей. Наличие фронтального соединителя позволяет производить замену модуля без демонтажа его внешних цепей.

Основные характеристики выбранного модуля ввода дискретных сигналов SM 321:

Таблица 7

Количество входов

32

Напряжение питания модуля:

номинальное значение

=24В

допустимый диапазон изменений

20.4…28.8В

Входное напряжение:

номинальное значение

=24В

логической единицы

15…30В

логического нуля

-3…+5В

Задержка распространения входного сигнала

1.2…4.8мс

Длина кабеля:

обычного

600м

экранированного

1000м

Потребляемая мощность

4.0Вт

Фронтальный соединитель

40-полюсный

Габариты

40х125х120мм

Масса

0.22кг

Модули вывода дискретных сигналов.

Модули вывода дискретных сигналов предназначены для преобразования внутренних дискретных сигналов контроллера во внешние дискретные сигналы с требуемыми параметрами. К ним могут подключаться исполнительные механизмы или их коммутационные аппараты.

Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены зеленые светодиоды индикации состояния выходных цепей.

Модули монтируются на профильную рейку DIN и соединяются с соседними модулями с помощью шинных соединителей. Адресация входов определяется номером разъема, к которому подключен модуль.

Подключение входных цепей производится к съемным фронтальным соединителям, которые закрываются защитными крышками. На крышки наносится маркировка входных цепей. Наличие фронтального соединителя позволяет производить замену модуля без демонтажа его внешних цепей.

Основные характеристики выбранного модуля вывода дискретных сигналов SM322:

Таблица 8

Количество выходов

32

Напряжение питания нагрузки L+/L1:

номинальное значение

=24В

допустимый диапазон изменений

20.4…28.8В

Выходное напряжение логической единицы

L+ - 0.8В

Выходной ток логической единицы:

0.5А

Выходной ток логического нуля

0.5мА

Ламповая нагрузка

5Вт

Частота переключений выходов:

при активной нагрузке

100Гц

при индуктивной нагрузке

0.5Гц

при ламповой нагрузке

100Гц

Защита от коротких замыканий

Электронная

Длина кабеля:

обычного

600м

экранированного

1000м

Потребляемый ток

200мА

Потребляемая мощность

5.0Вт

Фронтальный соединитель

40-полюсный

Габариты

40х125х120мм

Масса

0.21кг

Модули ввода аналоговых сигналов.

Модули ввода аналоговых сигналов предназначены для аналого-цифрового преобразования внешних аналоговых сигналов в цифровые сигналы контроллера. К модулям могут подключаться датчики с унифицированными выходными электрическими сигналами, термопары, термометры сопротивления.

Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены красные светодиоды для индикации аварийных состояний.

Модули монтируются на профильную рейку DIN и соединяются с соседними модулями с помощью шинных соединителей. Адресация входов определяется номером разъема, к которому подключен модуль.

Подключение входных цепей производится к съемным фронтальным соединителям, которые закрываются защитными крышками. На крышки наносится маркировка входных цепей. Наличие фронтального соединителя позволяет производить замену модуля без демонтажа его внешних цепей.

Разрешающая способность модулей может быть установлена в пределах 9…14 бит плюс знаковый разряд. От этого параметра зависит и время преобразования.

Выбор вида входного сигнала (сила тока или напряжение) производится аппаратно путем установки картриджа входных сигналов. Точная настройка модуля осуществляется функциями конфигурирования аппаратных средств пакета STEP 7.

Модули способны формировать запросы на прерывание центрального процессора для передачи диагностических сообщений и сообщений об ограничении входного сигнала. При необходимости от модуля может быть получена расширенная диагностическая информация.

Основные характеристики выбранного модуля ввода аналоговых сигналов SM331:

Таблица 9

Общее количество входов

8

Из них входов для измерения сопротивления

4

Напряжение питания

=24В

Защита от изменения полярности сигнала

Есть

Параметры входных сигналов:

напряжения

±80мВ; ±250мВ; ±500мВ; ±1В; ±2.5В/100МОм; ±5В; 1…5В; ±10В

силы тока

±10мА; ±3.2мА; ±20мА; 0…20мА; 4…20мА/

термометров сопротивления

Pt100; Ni 100

Максимально допустимое напряжение

20В (для входов измерения напряжения)

Максимально допустимый ток

40мА (для входов измерения силы тока)

Время интегрирования

2.5/16.6/20/100 мс

Опорная частота преобразования

400/60/50/10 Гц

Разрешающая способность:

униполярные сигналы

9/12/12/14 бит

биполярные сигналы (S-знаковый разряд)

9 бит + S /12 бит + S /12 бит + S /14 бит + S

Рабочая погрешность преобразования

±1%

Базисная погрешность преобразования

±0.6%

Диагностика

Красный светодиод для индикации групповых ошибок и сбоев. Диагностическая информация может быть считана.

Длина кабеля

200м (50м при 80мА)

Потребляемый ток

200мА

Фронтальный соединитель

20-полюсный

Габариты

40х125х120мм

Масса

0.25кг

Модули вывода аналоговых сигналов.

Модули вывода аналоговых сигналов предназначены для цифро-аналогового преобразования внутренних цифровых сигналов контроллера в выходные аналоговые сигналы.

Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены красные светодиоды для индикации аварийных состояний.

Модули монтируются на профильную рейку DIN и соединяются с соседними модулями с помощью шинных соединителей. Адресация входов определяется номером разъема, к которому подключен модуль.

Подключение входных цепей производится к съемным фронтальным соединителям, которые закрываются защитными крышками. На крышки наносится маркировка входных цепей. Наличие фронтального соединителя позволяет производить замену модуля без демонтажа его внешних цепей.

Разрешающая способность модулей равна 12 бит плюс знаковый разряд. Параметры выходных сигналов определяются программно на этапе конфигурирования модуля.

Модули способны формировать запросы на прерывание центрального процессора для передачи диагностических сообщений и сообщений об ограничении входного сигнала. При необходимости от модуля может быть получена расширенная диагностическая информация.

Таблица 10 Основные характеристики выбранного модуля вывода аналоговых сигналов SM332

Количество выходов

8

Напряжение питания

=24В

Параметры выходных сигналов:

напряжения/ сопротивление нагрузки

0…10В; ±10В; 1…5В/ 1кОм

силы тока/ сопротивление нагрузки

4…20мА; ±20мА; 0…20мА/ 0.5кОм

Максимальная емкость нагрузки

1мкФ

Максимальная индуктивность нагрузки

1мГн

Защита от короткого замыкания

Есть

Ток установки защиты

25мА

Напряжение на разомкнутом выходе

15В

Разрешающая способность:

униполярные сигналы

12 бит

биполярные сигналы

11 бит + знак

Время преобразования на канал

0.8мс

Время установления выходного сигнала:

при активной нагрузке

0.1мс

при емкостной нагрузке

3.3мс

при индуктивной нагрузке

0.5мс

Рабочая погрешность преобразования:

для каналов напряжения

±0.5%

для каналов силы тока

±0.6%

Базисная погрешность преобразования

для каналов напряжения

±0.2%

для каналов силы тока

±0.3%

Диагностические прерывания

Есть

Диагностика

Красный светодиод для индикации групповых ошибок и сбоев. Диагностическая информация может быть считана.

Длина кабеля

200м

Потребляемый ток

240мА

Фронтальный соединитель

20-полюсный

Габариты

40х125х120мм

Масса

0.22кг

6. Описание алгоритмов работы МПК

Описание процесса купажа водки предназначено для разработки алгоритмического обеспечения МПК.

Основанием для начала работы АСУ купажного отделения является команда на заполнение НЕ спирта и воды (либо наличие там спирта или воды), которая подается оператором, обслуживающим данную СУ. Этот процесс начнет выполняться если:

ь Запорный клапан спиртовой и водной магистрали в правильном положении (получен сигнал от индуктивного датчика);

ь есть сигнал о верхнем уровне НЕ;

ь опустошение емкостей не происходило;

После чего идет сигнал от контроллера на открытие запорного клапана обслуживаемого НЕ и включение электродвигателя насоса (позиция 78,79, лист 1).

Условием на завершение процесса откачки спирта или воды служит действие оператора, направленное на отключение электродвигателя (ручное завершение), но если по истечению времени, отведенному на опорожнение НЕ, такой команды не последует, процесс будет завершен в автоматическом режиме. Если в НЕ достигается верхний уровень программой контроллера формируется сигнал на отключение электродвигателя и закрытия запорного клапана, если же нижнего уровня, то поступает сигнал на открытие задвижки и начала работы насоса.

Перед началом смешивания происходит фильтрация спирта и воды, на протяжении всего периода фильтрации контролируется давление до и после фильтра, если же давление превысит допустимую норму поступает сигнал на аварийное отключение насосов.

Параметры выбранного рецепта передаются в МПК по команде обмена данными и могут быть при необходимости оперативно скорректированы с помощью ПЭВМ оператора.

В ходе процесса купажирования МПК с помощью управляющего воздействия на регулирующий клапан поддерживает заданную в установке температуру продукта в теплообменнике. При формировании управляющего воздействия используется ПИ закон регулирования. Настроечные параметры регулятора хранятся в SCADA-системе на ПЭВМ оператора и передаются в МПК на этапе инициализации.

Помимо температуры МПК отслеживает текущее значение давления в смесителе, магистрали подачи холодной воды, а также давления до и после фильтрации по сигналам от датчиков давления и в случае превышения, связанного с отказом предохранительной арматуры, выдает сигнал об аварии, что говорит о возможном засорении фильтра, либо о его неисправности. Если проблема в течение отведенного времени на устранение данной аварии не исчезает, то избыточное давление стравливается в контур CIP через верхний запорный клапан текущей трубной панели.

Результатом завершения купажирования (смешения) является получение водно-спиртовой смеси. Водку в соответствии с технологической схемой следует направить в НЕ, предварительно отфильтровав.

Признаком завершения смешивания является отсутствие потока в магистралях и отсутствие аварийных ситуаций, фиксируемых МПК. При срабатывании этого датчика МПК выполняет программу, отвечающую за прекращение процесса перекачивания.

В ходе этого процесса МПК контролирует, чтобы уровень в НЕ прибавлялся на величину равную убыванию уровня в НЕ. Это необходимо для того, чтобы зафиксировать потери продукта в трубопроводе и вовремя остановить процесс, избежав больших потерь продукта.

Помимо температуры, также регулируется крепость водки, при помощи Пи закона регулирования. Настроечные параметры регулятора хранятся в SCADA-системе на ПЭВМ оператора и передаются в МПК на этапе инициализации. В случае если крепость водки выше или меньше 40, поступает сигнал на расходомеры и регулирующие клапаны НЕ спирта и воды.

Действия операторов логируются с целью последующего причинно-следственного разбора. Лог-файлы передаются в архив системой управления.

Таблица 11. Условные обозначения программно-логических индикаторов

Обозначение

№ на ФСА

Характеристики флага

Состояние флага (бит)

1

0

LiH/LiL

2,5,8,14,17,20,23,53,56,63

Верхний уровень/нижний уровень

Достигнут

нет

ViS/ViC

3,6,9,15,18,21,24,54,56,64

Состояние клапана/управляющий сигнал

Открыт/

есть

Закрыт/нет

INVi/INViC

77,78,79

ЧП насоса/воздействие на ЧП

Вкл/есть

Выкл/нет

PEi_do/

PEi_posle

37,36,50

38,40,51

Датчик давления до/после фильтрации

KRi/KRiC

70-76,

80,81,48

Состояние регулирующий клапана/управляющий сигнал

В работе/

есть

Откл/

нет

TEi

44-47

Датчик температуры

иначе

QE67

57

Спиртометр

40град

иначе

FEi

66,69,60

Расходмер

=заданию

нет

PEi

41,49

Датчик давления

норма

>нормы

Таблица 12. Формирование протокола аварий

Флаг

Характеристики флага

Состояние флага (бит)

1(авария)

0

Av_Li

Авария датчика уровня

LiH&LiL

иначе

Av_Vi

Авария включения клапана II авария датчика клапана

Tv_on=1&ViS=0&ViC=1 II Tv_on=1&ViS=1&ViC=0

иначе

Av_INV

Авария ЧП насоса

T_INV_on=0&INVi=0&INViC=1IIT_INV_on=1&INVi=1&INViC=0

иначе

Av_PEi_do/posle

Датчик давления (до/после смешивания)

T_dPi =1 & PEi_do=1II T_dPi=1 & PEi_posle=1

иначе

Av_TE47

Датчик температуры

TE47=0 & T_dT=1 & F_on_oxl=1

иначе

Av_KRi

Авария включения регулирующего клапана II авария ИМ

T_KRi=1 & KRiC=1& KRi=0 II T_KRi=1 & KRiC=0 & KRi=1

иначе

Av_QE57

Авария датчика измерения крепости

T_dQ=1 & LiL=1 & QE57=1 II T_dQ=1 & LiH=1 & QE57=0

иначе

Av_FEi

Авария расходомера

T_dF=1 & FEi=1

иначе

Таблица 13 Флаги работы системы

Флаг

Характеристики флага

Состояние флага (бит)

1

0

F_INI

Флаг инициализации

была

Не было

F_RR

Флаг режима работы

Автоматический

ручной

F_Start

Флаг начала работы

Работать

Не работать

F_Stop

Флаг требования немедленной остановки

Остановка

продолжить

F_Work

Флаг разрешения на работу

Можно

нельзя

F_close_Fl

Запрет подачи на фильтрацию

Есть

Нет

F_on_Fl

Продолжить фильтрацию

Да

нет

F_off_Fl

Приостановить фильтрацию

Да

нет

F_close_oxl

Запрет подачи холодной воды

Есть

нет

F_on_oxl

Продолжить охлаждение

Да

нет

F_on_smes

Продолжить смешение

Да

нет

Таблица 14. Описание таймеров

Обозначение

Характеристики флага

Состояние флага (2бита)

0

1

Иначе

Tv_on

Время на открытие клапана

отработал

отключен

В работе

Tv_off

Время на закрытие клапана

отработал

отключен

В работе

T_INV_on

Время на включение насоса

отработал

отключен

В работе

T_INV_off

Время на выключение насоса

отработал

отключен

В работе

T_dPi

Время на измерение давления

отработал

отключен

В работе

T_dT

Время на измерение температуры

отработал

отключен

В работе

T_KRi

Время на срабат. Регул. клапана

отработал

отключен

В работе

T_dR

Время на измерение расхода

отработал

отключен

В работе

T_dQ

Время на измерение крепости

отработал

отключен

В работе

Разработка алгоритмов.

Микропроцессорные контроллеры работают в режиме реального времени (РВ). Это значит, что МПК должен захватывать сигналы из внешних устройств, обрабатывать их и выдавать управляющие воздействия во внешние цепи в одном темпе с ходом технологического процесса. Любые задержки в обработке, зацикливание, ожидание и т.п. недопустимы, так как могут привести к фатальным последствиям. Кроме того МПК должен обеспечивать работу как в режиме on-line с вышестоящей ПЭВМ (с точки зрения обмена командами), так и в отсутствие связи с ПЭВМ. В последнем случае МПК должен обеспечивать хранение упорядоченных данных о свершившихся событиях (архива) в течение заданного промежутка времени с тем, чтобы при восстановлении связи с ПЭВМ эти данные могли быть переданы в нее и не происходило потери информации.

Основные элементы алгоритмического обеспечения систем РВ:

Ш Главная программа (ядро):

это небольшая по объему часть алгоритмического обеспечения, которая должна выполняться бесконечно с момента включения в работу МПК. Понятия «начало» и «конец» здесь не существует, это пример так называемого закольцованного алгоритма. Время выполнения полного цикла (круга) ядра должно быть малым (доли секунды, как правило, миллисекунды). Именно из ядра происходит переход в подпрограммы, которые связаны с функциональным предназначением МПК. Из каждой такой подпрограммы, после отработки всех команд, происходит возврат в ядро.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены