Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Пищевая промышленность, в которую в качестве подотрасли входит консервная промышленность, является одной из важнейших отраслей страны. Эффективность консервного производства при больших производительностях технологических линий, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, поточно-массовом характере процессов и жестких требованиях к качеству готовой продукции возможна лишь при условии четкой и слаженной работы всех звеньев производства, что выполнимо только на базе комплексной автоматизации производственных процессов.

Создание автоматизированных систем управления консервными производствами требует применения различных технических средств автоматизации и вычислительной техникой всех звеньев процесса переработки: начиная с сортировки, мойки, бланшировки, расфасовки и заканчивая упаковкой и стерилизацией. Стерилизация - один из самых ответственных этапов переработки сельскохозяйственных продуктов. Для стерилизации консервов применяют аппараты периодического действия, к которым относятся автоклавы. Они бывают двух типов -- вертикальные и горизонтальные. Наибольшее распространение в консервной промышленности получили вертикальные автоклавы, так как в них можно стерилизовать все виды консервов в жестяной и стеклянной таре. Автоматизированная система управления автоклавом может быть успешно построена на приборах ОВЕН. Поэтому тема данного проекта: стерилизация консервной продукции.



1. Основная часть

1.1 Описание технологического процесса стерилизации консервной продукции

Рисунок 1 - Схема технологического процесса

Современные промышленные автоклавы представляют собой агрегаты с большой производительностью. Они бывают двух типов -- вертикальные и горизонтальные. Наибольшее распространение в консервной промышленности получили вертикальные автоклавы, так как в них можно стерилизовать все виды консервов в жестяной и стеклянной таре. При существовании различных моделей автоклавов принцип их работы един. Он состоит в нагреве до высоких температур под давлением продукта, который, как правило, расфасован в стеклянную или жестяную тару. Повышенное по сравнению с атмосферным давление в автоклаве компенсирует температурное расширение нагреваемого продукта и предотвращает разрушение упаковочной тары. Величина давления рассчитывается по формуле автоклавирования и зависит от температуры стерилизации, вида расфасовки и коэффициента термического расширения продукта и т.д.

Процесс стерилизации можно разделить на несколько этапов. Первый этап - загрузка. В автоклав заливается холодная вода, которая подогревается. При достижении заданной температуры в автоклав опускается продукция, и его крышка герметично закрывается. Второй этап - тепловая обработка. Нагревают до тех пор, пока температура не достигнет определенного значения. Режим обработки поддерживается в течение нескольких минут. Третий этап - охлаждение. Нагрев прекращается, в автоклав подают холодную воду, происходит плавное остывание содержимого и выравнивание давления. После этого процесс пастеризации завершен.

1.2 Функциональная схема автоматизации

Задачей АСУ является управление двумя основными параметрами процесса автоклавирования: температурой и давлением. На рис. 1 представлена система автоматизированного контроля и управления процессом водяной стерилизации консервов. Она включает в себя автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и обслуживает все стадии стерилизации консервов: заполнение автоклава водой, ее подогрев, загрузку продукта, подъем температуры и давления, собственно стерилизация и охлаждение консервов.

В качестве главного управляющего устройства в системе используется программируемый логический контроллер - ОВЕН ПЛК150, который позволяет организовать систему управления любой степени сложности. Измерение рабочего давления внутри автоклава осуществляется датчиками с выходным унифицированным сигналом (4-20 мA). Информация с них поступает на входы контроллера. Параметры регулирования - температура и давление - взаимосвязаны между собой, поэтому в системе предусмотрено два связанных канала управления. В качестве модуля управления выходными устройствами используется модуль вывода ОВЕН МВУ8, который связан с контроллером по интерфейсу RS-485.

Для исключения аварийной ситуации в режиме охлаждения продуктов при сливе горячей воды и заполнении автоклава холодной водой в магистрали холодного водоснабжения установлен датчик давления, который контролирует необходимый напор воды. Если напор упадет ниже допустимого, то система выдаст сигнал на АРМ. Оператор должен закрыть кран, соединяющий автоклав с магистралью холодного водоснабжения, и подключить вход автоклава к запасному резервуару, после этого цикл работы автоклава продолжится по той же программе. По желанию заказчика можно контролировать давление так же и в магистрали подачи пара и воздуха.

Передача данных и управление на верхнем уровне осуществляется по интерфейсу Ethernet. В качестве SCADA-системы для визуализации, архивирования и управления процессом используется среда программирования CoDeSys. По выбору заказчика может использоваться любая SCADA-система.

Для отображения информации техпроцесса непосредственно на объекте используется панель оператора ОВЕН ИП320. Связь между контроллером и панелью осуществляется по сетевому интерфейсу RS-485.

В качестве исполнительного механизма установлен мембранный односедельный пневматический клапан (МИМ). Выбор данного устройства обусловлен быстротой его срабатывания и высокой чувствительностью к управляющему сигналу. Электрические исполнительные механизмы с электроприводом в этом отношении значительно проигрывают. Так как исполнительные механизмы являются пневматическими, то для преобразования стандартного электрического сигнала (4-20 мA) в пневматический (0,02-0,1 МПа) в схеме используются электропневматические преобразователи (ЭПП).

Система автоматического управления автоклавом обеспечивает:

ѕ централизованный сбор данных о ходе процесса и состоянии автоклавов на ПК;

ѕ отображение необходимых данных (номер варки, ФИО оператора, давление и температуру в автоклаве) и текущей информации в текстовом и графическом виде (зависимости давления и температуры от времени) на дисплее компьютера;

ѕ расчет и описание функций управления для реализации автоматического регулирования процессом стерилизации;

ѕ автоматическое управление клапанами для точной реализации установленной формулы стерилизации;

ѕ выбор из списка или ввод с панели оператора формулы стерилизации, по которой будет производиться варка, для каждого автоклава;

ѕ формирование архива данных каждой варки консервов с возможностью просмотра и распечатки на принтере;

ѕ наблюдение за ходом технологического процесса с компьютера оператора;

ѕ увеличение ресурса автоклавной установки путем точного соблюдения технологического режима работы;

ѕ надлежащее качество продукции благодаря точному поддержанию режима технологического процесса обрабатываемых изделий;

ѕ безопасность работы установки за счет наличия автоматических защит и блокировок;

ѕ экономию энергоресурсов благодаря оптимизации технологического режима и точного соблюдения алгоритмов работы;

ѕ снижение трудоёмкости обслуживания.



Рисунок 2 - Схема автоматизации

В данной схеме автоматизации использованы следующие приборы и средства автоматизации:

1.1 - Датчик температуры ДТ - предназначены для контроля температуры технологических сред и узлов оборудования в пищевой промышленности.

2.1-3.1 - Датчик давления ДД-- устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды:



Рисунок 3 - Функциональная схема автоматизации

В схеме использованы следующие приборы и средства автоматизации:

1.2 - Контроллер ОВЕН ПЛК150 предназначен для: - измерения и автоматического регулирования температуры и других физических величин:

1.3 - Панель ИП320 представляет собой человеко-машинный интерфейс, предназначенный для отображения и редактирования значений параметров ПЛК и других приборов:

1.4 - МВУ8 предназначен для преобразования цифровых сигналов, передаваемых по сети RS-485, в аналоговые или дискретные сигналы управления исполнительными механизмами:

1.5, 1.6. 1.7, 1.8 - Электропневматические преобразователи. Преобразователь электропневматический предназначен для преобразования унифицированного непрерывного сигнала постоянного тока в унифицированный пропорциональный пневматический непрерывный сигнал:

1.9 - 1.12 - Мембранный односедельный пневматический клапан (МИМ) предназначены для регулирования расхода среды и управляются от постороннего источника энергии.

1.3 Конструкция, принцип действия приборов и средств автоматизации

Контроллер ОВЕН ПЛК150

Контроллер предназначен для: измерения и автоматического регулирования температуры (при использовании в качестве первичных преобразователей термометров сопротивления), а также других физических параметров, значение которых первичными преобразователями (датчиками) может быть преобразовано в напряжение постоянного тока, унифицированный электрический сигнал постоянного тока или активное сопротивление;

- измерения аналоговых сигналов тока или напряжения; - измерения дискретных входных сигналов;

- управление дискретными (релейными) выходами;

- управление аналоговыми выходами;

- прием и передачу данных по интерфейсамRS-485, RS-232, Ethernet;

- выполнение пользовательской программы по анализу результатов измерения дискретных и аналоговых входов,

- управления дискретными входами и выходами, передачи и приему данных по интерфейсамRS-485, RS-232, Ethernet.

Таблица 1 - Технические характеристики

Дискретные входы
Количество дискретных входов	6
Гальваническая изоляция дискретных входов	Групповая
Электрическая прочность изоляции дискретных входов	1,5 кВ
Максимальная частота сигнала, подаваемого на дискретный вход	1 кГц при программной обработке 10 кГц при применении аппаратного счетчика и обработчика энкодера
Дискретные выходы
Количество дискретных выходов	4 э/м реле
Характеристики дискретных выходов	Ток коммутации до2 А при напряжении не более 220 В 50 Гц и cos ? > 0,4
Гальваническая изоляция дискретных выходов	есть, индивидуальная
Электрическая прочность изоляции дискретных выходов	1,5 кВ
Аналоговые входы
Количество аналоговых входов	4
Типы поддерживаемых датчиков	Термосопротивления: ТСМ50М, ТСП50П, ТСМ100М, ТСН100Н. Термопреобразователи сопротивления: ТХК (L),ТЖК (J), ТНН(N)
Внутреннее сопротивление аналогового входа: Режим измерения тока, Режим измерения напряжения 0-10 В, Предел приведенной погрешности измерения аналоговыми входами	50 Ом Около 10 кОм ±0,5 %
Гальваническая изоляция аналоговых входов	отсутствует
Аналоговые выходы
Количество аналоговых выходов	2
Тип выходного сигнала; ПЛК 150-И ПЛК 150-У ПЛК 150-А	Ток 4-20 мА Напряжение 0-10 В Ток 4-20 мА или напряжение0-10 В
Питание аналоговых выходов	встроенное, общее на все выходы
Гальваническая изоляция аналоговых выходов	1,5кВ

Устройство ОВЕН ПЛК150

Контроллер ОВЕН ПЛК150 выпускается в корпусе, предназначенном для крепления на DIN-рейке 35 мм. Подключение всех внешних связей осуществляется через разъемные соединения, расположенные на верхней, нижней и передней (лицевой) сторонах контроллера. Открытие корпуса для подключения внешних связей не требуется. Схематический внешний вид контроллеров показан на рисунке 3.

Рисунок 4 - Внешний вид контроллера ПЛК150

На верхней стороне расположены разъемы интерфейсов Ethernet и RS-485. На лицевой панели расположен порт Debug RS-232, предназначенный для связи со средой программирования, загрузки программы и отладки. Подключение к этому порту осуществляется кабелем, входящим в комплект поставки. Также порт Debug RS-232 может быть использован для подключения Hayes - совместимых модемов (в том числе GSM), а также устройств, работающих по протоколам Modbus, ОВЕН и DCON.

По обеим боковым сторонам контроллера расположены клеммы для подключения датчиков и исполнительных механизмов. Любой дискретный вход ПЛК150 может работать в режиме аппаратного счетчика или триггера (частота до 10 кГц при скважности 50%), к двум дискретным входам можно подключить энкодер (частота импульсов до 10 кГц).

На переднюю панель контроллера выведена светодиодная индикация о состоянии дискретных входов и выходов, о наличии питания и о наличии связи со средой программирования CoDeSys.

Также на передней панели имеются две кнопки: кнопка "Старт/Стоп", предназначенная для запуска и остановки программы в контроллере и скрытая кнопка "Сброс", предназначенная для перезагрузки контроллера. Нажать кнопку "Сброс" возможно только тонким заостренным предметом.

Кнопка "Старт/Стоп" может быть использована как дополнительный дискретный выход.В корпусе контроллера расположен маломощный звуковой излучатель, управляемый из пользовательской программы как дополнительный дискретный выход. Звуковой излучатель может быть использован для функций аварийной или иной сигнализации или при отладке программы. Частота звукового сигнала излучателя фиксированная и не подлежит изменению. Контроллер ПЛК150 оснащен встроенными часами реального времени, имеющими собственный аккумуляторный источник питания. Энергии полностью заряженного аккумулятора хватает на непрерывную работу часов реального времени в течение 6 месяцев (при температуре15-35°С). В случае износа аккумулятора, не полной его зарядки, а также при работе при более низких или более высоких температурах время работы часов реального времени может сократиться. Аккумулятор, используемый для питания часов реального времени, дополнительно используется как источник аварийного питания микропроцессора контроллера. При случайном отключении основного питания контроллер переходит на аварийное питание и сохраняет промежуточные результаты вычислений и работоспособность интерфейсов Ethernet в течение 10 минут. Светодиодная индикация и выходные элементы контроллера при этом не запитываются и не функционируют. При включении основного питания во время работы на аварийном питании контроллер сразу приступает к выполнению пользовательской программы, не тратя времени на загрузку ядра CoDeSys и сохраняя все промежуточные результаты вычислений. Время работы от аварийного источника питания может быть автоматически скорректировано самим контроллером в зависимости от степени зарядки аккумулятора и температуры окружающей среды.

Примечания: если при отладке не требуется, чтобы контроллер работал10 мин от аккумулятора, то при выключенном основном питании нажмите кнопку "Сброс". Работа от аккумулятора и его разрядка прекратится; при длительной эксплуатации контроллера при температуре окружающего воздуха свыше + 50°С и ниже +1°С встроенный аккумулятор аварийного питания быстро изнашивается и уменьшает свой заряд. По этой причине возможно снижение времени работы от аккумулятора аварийного питания и уменьшение времени работы часов реального времени; во время загрузки контроллера его выходы переводятся в заранее заданное "безопасное состояние", в которых находятся до полной загрузки контроллера и запуска пользовательской программы.

Панель оператора ОВЕН ИП320

Панель ИП320 представляет собой человеко-машинный интерфейс, предназначенный для отображения и редактирования значений параметров ПЛК и других приборов. Логика работы панели ИП320 определяется потребителем в процессе конфигурирования. Панель ИП320 предназначена для выполнения следующих функций:

- отображение русских и латинских символов;

- запись и чтение значений регистров ПЛК и/или других приборов;

- отображение графических пиктограмм (индикаторы, графики, линейки и т.д.);

- защита с помощью пароля от несанкционированного изменения значений параметров и перехода на другой экран;

- отображение "списка тревог" (нештатных ситуаций) в режиме реального времени;

- работа в режиме "Мастера сети" (Master) или "Подчиненного" (Slave-устройства).

Панель оператора ИП320 выпускается в корпусе, предназначенном для крепления в щит. Подключение всех внешних связей осуществляется через разъемные соединения (разъемы), расположенные справа на боковой стороне панели. Открытие корпуса для подключения внешних связей не требуется.

Внешний вид лицевой панели прибора показан на рисунке 4. На лицевой панели ИП320 расположен графический ЖК-дисплей, восемь управляющих и двенадцать цифровых и функциональных кнопок. Питание панели оператора ИП320 следует осуществлять от распределенной пи-тающей сети 24 В постоянного тока или от локального блока питания подходящей мощности, установленного совместно с панелью оператора в шкафу электрооборудования. При питании от распределенной сети 24 В требуется устанавливать перед панелью сетевой фильтр, подавляющий микросекундные импульсные помехи.

Рисунок 5 - Внешний вид панели ИП 320

Таблица 2 - Технические характеристики ИП320

Напряжение питания, В	20-28
Интерфейсы связи	RS-232, RS-485
Часы "реального" времени	есть



Подключение по интерфейсу RS-232

Подключение панели оператора к ПЛК или другим приборам по интерфейсу RS-232 выполняется от разъема DB-9 панели без использования переходника. Подключение может быть осуществлено нуль-модемным кабелем или кабелем собственного изготовления. Для обмена данными (но не для конфигурирования панели) используются три линии: TXD, RXD и GND. Длина линии связи должна быть не более трех метров. Схема распайки соединительного кабеля для связи панели ИП320 и ПЛК ОВЕН представлена в Приложении В на рисунке В.3. Схема распайки соединительного кабеля для связи панели ИП320 и ПЛК любого производителя.

Рисунок 6 - Схема подключения к интерфейсу RS-232

Подключение по интерфейсу RS-485

Подключение приборов по интерфейсу RS-485 выполняется витой парой проводов с соблюдением полярности, при отключенном напряжении питания всех устройств сети RS-485. Длина линии связи должна быть не более 1200 метров. Подключение панели осуществляется от разъема DB-9 через переходник. Провод А подсоединяется к выводу А на переходнике, аналогично соединяются выводы В.



Рисунок 7 - Схема подключения к интерфейсу RS-485

автоматизированный консервный производство стерилизация

Модуль вывода управляющий МВУ8

Прибор МВУ8 предназначен для преобразования цифровых сигналов, передаваемых по сети RS-485, в аналоговые или дискретные сигналы управления исполнительными механизмами. МВУ8 может осуществлять управление ВЭ в двух режимах:

- непосредственное управление по сети RS-485;

- интеллектуальное управление ИМ:

МВУ8 может управлять ИМ (от 1 до 8) следующих типов:

- 2-х позиционными (ТЭНами. холодильниками, вентиляторами)

- 3-х позиционными (задвижками постоянной скорости с датчиком или без датчика положения, шиберами, поворотными заслонками, регулирующими клапанами)

- ИМ с аналоговым управлением

Модуль может использоваться: в качестве удаленного блока выходных устройств для SCADA-системы или программируемых контроллеров (ОВЕН ПЛК или др.) и для интеллектуального управления исполнительными механизмами, а так же может использоваться совместно с модулем расширения МР1, содержащим восемь дискретных ВЭ, что позволяет увеличить количество ВЭ и ИМ в системе.



Таблица 3 - Технические характеристики МВУ8

Напряжение питания переменного тока	90. ..264 В частотой 47...63 Гц
Потребляемая мощность	12 ВА
Количество выходных элементов	8
Интерфейс связи с компьютером	RS-485

Таблица 4- Электрические параметры выходных элементов

Р	Реле электромагнитное	4А при напряжении не более 220 В частотой 50 Гц (cos ? > 0,4)
К	Оптопара транзисторная n-p-n-типа	400 мА при напряжении не более 60 В постоянного тока
С	Оптопара симисторная	50 мА при напряжении 250 В
И	ЦАП "параметр - ток" 4...20 мА	Нагрузка 0...900 Ом Напряжение питания 15...32 В
У	ЦАП "параметр - напряжение 0... 10 В"	Нагрузка не менее 2 кОм Напряжение питания 15...32 В
Т	Выходные элементы для управления твердотельным реле	Выходное напряжение 4..6 В Максимальный ток 50 мА

Конструкция прибора МВУ8

Прибор выпускается в корпусе, предназначенном для крепления нa DIN-рейку шириной 35 мм.

На лицевой панели прибора расположены светодиоды:

- "выходы 1 ... 8", сигнализирующие постоянным свечением о включении дискретного ВЭ и миганием о включении аналогового ВЭ;

- "RS-485", сигнализирующий миганием о приеме данных прибором;

- "питание", сигнализирующий о включении питания;

- "авария", сигнализирующий об осутствии обмена по сети RS-485 в течение недопустимо долгого времени.



Рисунок 8 - Внешний вид МВУ8

Рисунок 9 - Схема управления через сеть RS 485

Непосредственное управление ВЭ МВУ8, совместно с МР1 осуществляется с использованием контроллера, SCADA-системы с подключенным ОРС-драйвером МВУ8, работающим по протоколу ОВЕН, либо с использованием иной программы, настроенной с помощью библиотеки ОВЕН WIN DLL или работающей по протоколам ModBus или DCON.

Структурная схема МВУ8, сконфигурированного для непосредственного управления ВЭ, представлена на рисунке(программные модули, предназначенные для интеллектуального управления ВЭ, не задействованы, и ВЭ управляются командами, передаваемыми непосредственно по сети RS-485). Любой программный модуль, расположенный на схеме слева от каждой из трех ТОЛСТЫХ линий, может быть соединен с любым модулем, расположенным справа от этой линии.

Мембранный односедельный пневматический клапан (МИМ)

Регулирующие клапаны служат для обеспечения заранее заданного режима работы установки. Они предназначены для регулирования расхода среды и управляются от постороннего источника энергии. Регулирующие клапаны могут быть односедельными и двухседельными. Односедельные клапаны применяются в случаях, когда площадь плунжера невелика или требуется надежная герметичность клапана в закрытом положении. Регулирующие клапаны широко используются в различных системах автоматического регулирования потоков. Управление осуществляется с помощью электромоторного привода при электрической или с помощью мембранного привода при пневматической системе связи. Данный клапан предназначен для установки на трубопроводах с целью непрерывного регулирования расхода и других параметров рабочей среды, так и в качестве запорного устройства.

Рисунок 10- Мембранный односедельный пневматический клапан (МИМ)



Клапан является регулирующим и запорным органом одновременно, что исключает необходимость установки запорных устройств до и после регулирующей арматуры в технологических линиях.

Датчики температуры ДТ

Датчики предназначены для контроля температуры технологических сред и узлов оборудования в пищевой промышленности. Эти датчики могут быть использованы в системах контроля, сигнализации, блокировки, агрегатов (насосов, компрессоров и другого технологического оборудования), в том числе во взрывоопасных помещениях. Данный датчик температуры работает непосредственно как термометр сопротивления. Термомметр сопротивлемния -- электронный прибор, предназначенный для измерения температуры. Принцип действия основан на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры. При применении полупроводниковх материалов его обычно называют термосопротивлемнием, терморезистором или термистором.

Рисунок 11- ДТ (датчик температуры)

Имеют два вида выходного сигнала:

- унифицированный токовый сигнал 4--20 мА;

- двухпозиционный токовый сигнал, имеющий два уровня: 1,0 ± 0,5 мА и 4,5 ± 0,5 мА.



Таблица 5- Технические характеристики датчика температуры

напряжение питания	+3… 5,5 В, постоянное
потребляемая мощность	10 мВт при напряжении питания 5,5 В
рабочий температурный диапазон	от минус 55°С до +125°С
максимальная погрешность	максимальная погрешность

Датчики давления ДД

Датчик давления -- устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код.

Датчик давления состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент - приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных по конструкции корпусных деталей, в том числе для герметичного соединения датчика с объектом и защиты от внешних воздействий и устройства вывода информационного сигнала. Основными отличиями одних приборов от других являются пределы измерений, динамические и частотные диапазоны, точность регистрации давления, допустимые условия эксплуатации, массогабаритные характеристики, которые зависят от принципа преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический, пьезорезистивный, емкостной, индуктивный, резонансный, ионизационный, пьезоэлектрический и другие.

Сигналы с датчиков давления могут быть как медленноменяющимися, так и быстропеременные. В первом случае их спектр лежит в области низких частот. Для того, чтобы с высокой точностью оцифровать такой сигнал необходимо подавить высокочастотную часть спектра, полностью состоящую из помех. Это особенно актуально в промышленных условиях. Специально для ввода медленноменяющихся сигналов используются интегрирующие АЦП. Они проводят измерение не мгновенного значения сигнала (которое изменяется под действием помех), а интегрируют сигнальную функцию за заданный промежуток времени, который заведомо меньше постоянной времени процессов, происходящих в контролируемой среде, но заведомо больше периода самой низкочастотной помехи.

Тензометрический прибор, преобразует измеряемый параметр - давление, разрежение или разность давлений в электрический сигнал.

Рисунок 12 - Тензометрический датчик давления Сапфир22-ДИ

Рисунок 13 - Конструкция тензометрического датчика давления Сапфир 22-ДИ

Состоит из: 1 Канала, 2 тензопреобразователя, 3 тензорезистора, 4 электронного устройства.

Область применения преобразователей - системы контроля, автоматического регулирования и учета в различных отраслях промышленности, в том числе в областях, подконтрольных органам Ростехнадзора, и в жилищно-коммунальном хозяйстве. Рабочая среда для преобразователя - жидкости (в том числе техническая вода), пар, газы, парогазовые и газовые смеси при давлении, не превышающем верхний предел измерения преобразователя и не агрессивные к материалу измерительной мембраны.

Электропневматические преобразователи

Преобразователь электропневматический предназначен для преобразования унифицированного непрерывного сигнала постоянного тока в унифицированный пропорциональный пневматический непрерывный сигнал.

Рисунок 14 - Внешний вид Электропневматического преобразователя

Принцип действия преобразователя основан на методе силовой компенсации, при котором момент, развиваемый катушкой, расположенной в поле постоянного магнита, пропорциональный входному сигналу, компенсируется моментом силы, развиваемым сильфоном обратной связи.

Элементом, устанавливающим равновесие моментов, является пневматическая система "сопло-заслонка". Магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку, взаимодействуя с полем постоянного магнита, развивает усилие прямо пропорциональное величине входного тока. Под действием этого усилия рычаг, поворачиваясь вокруг упругой опоры, изменяет зазор между соплом и заслонкой, что приводит к изменению давления воздуха в управляющей камере усилителя до тех пор, пока его выходное давление через сильфон обратной связи не восстановит равновесия на рычаге. Таким образом, реализуется прямо пропорциональная зависимость между входным токовым сигналом I и выходным давлением Р преобразователя.

Рисунок 15 - Конструкция электропневматического преобразователя

1 - блок преобразования; 10 - основанию; 6 - штуцер; 9 - колодка; 5 - винт заземления; 3 - жидкостный демпфер; 8 - крышка; 7 - патрубок; 2 - Крышка; 4 - прокладки; 11 - отверстие.

1.5 Монтаж, эксплуатация и ремонт приборов и средств автоматизации

Монтаж ОВЕН ПЛК-150

Подготовить место в шкафу электрооборудования. Конструкция шкафа должна обеспечивать защиту контроллера от попадания в него влаги, грязи и посторонних предметов.

Укрепить контроллер на DIN-рейку. При размещении контроллера следует помнить, что при эксплуатации открытые контакты клемм находятся под напряжением, опасным для человеческой жизни. Доступ внутрь таких шкафов разрешен только квалифицированным специалистам.

Питание контроллера ПЛК150&220 следует осуществлять от сетевого фидера, не связанного непосредственно с питанием мощного силового оборудования. Во внешней цепи рекомендуется установить выключатель, обеспечивающий отключение контроллера от сети. Питание каких-либо устройств от сетевых контактов контроллера запрещается.

Питание контроллера ПЛК150-24В следует осуществлять от распределенной питающей сети 24В или от локального блока питания подходящей мощности, установленного совместно с контроллером в шкафу электрооборудования. При питании от распределенной сети 24 В требуется устанавливать перед контроллером сетевой фильтр, подавляющий помехи, например- ОВЕН БСФ.

Рисунок 16 - Подключение ПЛК150

Подключение производить при отключенном напряжении питания всех устройств сети RS-485. Длина линии связи должна быть не более 1000 метров. Подключение следует осуществлять витой парой проводов, соблюдая полярность. Провод А подключается к выводу А контроллера, аналогично соединяются выводы В. Подключение производить при отключенном питании всех устройств в линии RS-485. Подключить интерфейс Ethernet 8 ми жильным кабелем "витая пара" категории 5. На кабель установить оконечные разъемы без экрана. Ответную часть кабеля подключить к Ethernet-концентратору, к сетевой плате компьютера или к иному оборудованию. При подключении к концентратору используется обычный (прямой) кабель, при подключении к сетевой плате или к иному оборудованию используется кабель Up-Link (кабель с перекрестным монтажом первой и второй пар).

Подключение кабеля программирования, входящего в комплект поставки, осуществляется через порт Debug RS-232, в гнездо, расположенное на лицевой панели контроллера. Ответную часть кабеля вставить в СОМ-порт компьютера. В случае необходимости подключения к порту Debug RS-232 иных устройств, имеющих выходной интерфейс RS-232.

Панель оператора ОВЕН ИП320

Монтаж панели оператора начинается с подготовки места в щите шкафа электрооборудования. Конструкция шкафа должна обеспечивать защиту панели оператора от попадания в нее влаги, грязи и посторонних предметов.

1. Установочное отверстие должно иметь соответствующий размер, для того чтобы панель не была повреждена при установке.

2. Подключение к разъему панели может быть осуществлено следующим образом: кабелем с разъемом без кожуха и с кожухом, переходником и переходником с кабелем.

3. Не следует допускать изгибов установочных кронштейнов во избежание

повреждения дисплея панели. 4. Четыре винта установочных кронштейнов должны быть завинчены с достаточным, но не чрезмерным усилием.

5. Панель следует устанавливать на прокладку из резины, поставляемую в комплекте с панелью.

Питание панели оператора ИП320 следует осуществлять от распределенной питающей сети 24 В постоянного тока или от локального блока питания подходящей мощности, установленного совместно с панелью оператора в шкафу электрооборудования. При питании от распределенной сети 24 В требуется устанавливать перед панелью сетевой фильтр, подавляющий микросекундные импульсные помехи, например ОВЕН БСФ.

Подключение приборов по интерфейсам RS232 и RS485.

Контакты интерфейсов RS232 и RS485 выведены на разъем DB9 панели оператора. Назначение контактов на разъеме DB9 панели приведено в табл.4

Таблица 5 - Назначение контактов панели оператора ИП320

№ Контакта	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Линия сигнала	-	RXD	TXD	-	GND	-	CTS	B	A

Подключение по интерфейсу RS232

Подключение панели оператора к ПК для ее конфигурирования осуществляется по интерфейсу RS232 стандартным нуль модемным кабелем через переходник, поставляемым в комплекте с панелью. Подключение необходимо производить при отключенном напряжении питания панели ИП320 и персонального компьютера.

Подключение по интерфейсу RS485

Подключение приборов по интерфейсу RS485 выполняется витой парой проводов с соблюдением полярности, при отключенном напряжении питания всех устройств сети RS485. Длина линии связи должна быть не более 1200 метров. Подключение панели осуществляется от разъема DB9 через переходник. Провод А подсоединяется к выводу А на переходнике, аналогично соединяются выводы В. Перед монтажом необходимо подготовить кабели для соединения панели с другими приборами по интерфейсу RS485, а также с источником питания напряжением 24 В постоянного тока.

Монтаж МВУ8

Подготовить место в шкафу электрооборудования. Конструкция шкафа должна обеспечивать защиту прибора от попадания в него влаги, грязи и посторонних предметов. Укрепить прибор на DIN-рейку. При размещении прибора следует помнить, что при эксплуатации открытые контакты клемм находятся под напряжением, опасным для человеческой жизни. Питание прибора следует осуществлять от сетевого фидера, не связанного непосредственно с питанием мощного силового оборудования. Во внешней цепи рекомендуется установить выключатель, обеспечивающий отключение прибора от сети. Питание каких-либо устройств от сетевых контактов прибора запрещается.

Связь прибора по интерфейсу RS-485 выполнять по двухпроводной схеме. Длина линии связи должна быть не более 1000 метров. Подключение следует осуществлять витой парой проводов, соблюдая полярность. Провод А подключается к выводу А прибора, аналогично соединяются между собой выводы В. Подключение производить при отключенном питании обоих устройств. 2 Для обеспечения надежности электрических соединений рекомендуется использовать кабели с медными многопроволочными жилами, сечением не более 0,75 мм2, концы которых перед подключением следует зачистить и облудить. Зачистку жил кабелей необходимо выполнять с таким расчетом, чтобы срез изоляции плотно прилегал к клеммной колодке, т.е. чтобы оголенные участки провода не выступали за ее пределы.

Указания по подключению прибора МВУ8

Подготовить кабели для соединения прибора с ИМ, с источником питания и RS-485. Подключить прибор по схемам, приведенным в Приложении Б, соблюдая при этом нижеизложенную последовательность:

- подключить МВУ8 к источнику питания;

- подключить линии связи "прибор - исполнительные механизмы";

- подать питание на прибор. Для уменьшения влияния электромагнитных помех необходимо выполнять приведенные ниже рекомендации:

- при прокладке, длину сигнальных линий следует по возможности уменьшать и выделять их в самостоятельную трассу (или несколько трасс), отделенную от силовых кабелей;

- обеспечить надежное экранирование сигнальных линий. Экраны следует электрически изолировать от внешнего оборудования на протяжении всей трассы и подсоединять к заземленному контакту щита управления;

- прибор рекомендуется устанавливать в металлическом шкафу, внутри которого не должно быть никакого силового оборудования. Корпус шкафа должен быть заземлен.

Для уменьшения помех, возникающих в питающей сети, следует выполнять следующие рекомендации:

- подключать прибор к питающей сети отдельно от силового оборудования;

- при монтаже системы, в которой работает прибор, следует учитывать правила организации эффективного заземления и прокладки заземленных экранов:

- все заземляющие линии и экраны прокладывать по схеме "звезда", при этом необходимо обеспечить хороший контакт с заземляемым элементом;

- заземляющие цепи должны быть выполнены как можно более толстыми проводами

Технический осмотр прибора проводится обслуживающим персоналом не реже одного раза в 6 месяцев и включает в себя выполнение следующих операций:

- очистку корпуса и клеммных колодок прибора от пыли, грязи и посторонних предметов;

- проверку качества крепления прибора на DINрейке;

- проверку качества подключения внешних связей.

Односедельный клапан МИМ

Регулирующие органы

- Их устанавливают рабочие, монтирующие технологические трубопроводы. Поэтому монтажники систем автоматизации, выполняющие установку отдельно стоящих исполнительных механизмов и их сочленение с регулирующими органами, должны принимать работы по установке последних и проверять соответствие их техническим требованиям на монтаж приборов и средств автоматизации и монтажно-эксплуатационной инструкции.

- Регулирующие органы должны быть уравновешены и свободно без заклинивания и застреваний перемещаться от одного крайнего положения до другого. Если для их перемещения требуются значительные усилия, следует произвести ревизию и устранить причины ненормальной работы.

- Проверять регулирующие органы желательно при нормальном давлении, температуре и скорости потока в трубопроводе.

- Мембранные исполнительные механизмы устанавливают вертикально, мембраной вверх. К технологическому трубопроводу их присоединяют на фланцах или на конической резьбе в зависимости от конструкции исполнительного механизма.

1 -- технологический трубопровод, 2 -- вентиль, 3 -- конусный переходный патрубок, 4 - исполнительный механизм, 5 -- обводная линия (байпас)

Рисунок 17 - Пример установки мембранного пневматического исполнительного механизма



В данном случае показана установка исполнительного механизма 4 на фланцах с конусными переходными патрубками 3, что необходимо делать в тех случаях, когда диаметр технологического трубопровода 1 больше присоединительных размеров регулирующего органа. Запорные вентили 2 на основном технологическом трубопроводе. Обводная линия (байпас) 5 выполнена с одним запорным вентилем. Она позволяет в процессе ремонта снимать исполнительный механизм с регулирующим ограном, не прерывая подачи вещества.

Датчики температуры ДТ

Перед монтажом проверяют целостность чувствительного элемента и сопротивление изоляции по отношению к защитной арматуре. Последнее должно быть не менее 20 МОм.

Рисунок 18 - Установка термопреобразователей сопротивления на трубопроводах

1) Термопреобразователи сопротивления, предназначенные для измерения температуры в технологических аппаратах и трубопроводах, устанавливают в бобышках, внутренняя резьба которых должна быть равна наружной резьбе присоединительного штуцера термопреобразователя. Штуцер может быть подвижным или неподвижным.

2) Длина монтажной части термопреобразователей сопротивления определяется требованиями заказчика и может достигать 3200 мм.

3) Чувствительный элемент термопреобразователя сопротивления находится в конце защитного чехла. Длина чувствительного элемента платинового термопреобразователя 120 мм, медного -- 60 мм. Устанавливают их так, чтобы середина чувствительного элемента находилась как можно ближе к точке измерения, а измеряемая им температура не зависела от температуры находящихся вблизи поверхностей.

4) Конец погружаемой части платиновых термопреобразователей сопротивления должен быть на 50--70 мм ниже оси измеряемого потока, а медных -- на 25--30 мм. При установке на колене трубопровода чувствительный элемент должен быть направлен навстречу потоку и расположен в центре потока измеряемой среды.

5) Во избежание засасывания наружного воздуха в месте отбора импульса тщательно вваривают бобышку и уплотняют в ней штуцер термопреобразователя.

6) При установке термопреобразователя в горизонтальном или наклонном положении штуцер для ввода проводов в головку термопреобразователя направляют вниз, чтобы на соединительные зажимы не попадала влага.

7) Провода к термопреобразователям подводят, как правило, в гибких металлорукавах длиной не менее 500 мм. Для удобства эксплуатации перед термопреобразователем оставляют небольшой запас провода.

Монтаж Электропневматического преобразователя ЭПП



1 - наконечник; 2 - трубка; 3 - винт; 4 - колодка; 5 - кольцо; 6 - крышка; 7-шайба; 8 - штуцер

Рисунок 19 - Монтаж электропнематического преобразователя

Преобразователи закрепляют одним из трех способов; на трубе, на щите, или стене с рабочим отклонением не более 10 градусов.

Монтаж проводов к преобразователю производят в следующем порядке: отвернуть четыре винта и снять крышку. Удалить заглушку, извлечь металлическую шайбу и уплотнительное кольцо. В обратной последовательности надеть на монтажный провод штуцер, шайбу, кольцо. Облудив и зачистив концы проводов, и облуженные концы вставить в наконечник, обжав их, и на места пайки надеть хлорвиниловые трубки. Оплётку провода припаивают к наконечнику. Места пайки покрыть лаком. Прикрутить наконечники винтами колодке, соблюдая полярность, повернуть крышку к основанию преобразователю. Вкручиваем штуцера в крышку, обеспечивая герметичность провода за счёт деформации уплотнительного кольца. Перед установкой модуля необходимо освободить его от транспортировочной пластины закрепить к устройству двумя винтами . Пневматический монтаж осуществляют эластичной трубкой с внутренним диаметром 3 или 4 мм. Электрический монтаж осуществляют изолированным гибким проводом с наименьшим электрическим сопротивлением.

Датчик избыточного давления Сапфир 22ДИ

Монтаж и эксплуатация должны проводиться в строгом соответствии с руководством по эксплуатации и другими нормативными документами. Прежде чем приступить к монтажу преобразователя, его необходимо осмотреть. При этом обратить внимание на:

- маркировку взрывозащиты и предупредительные надписи; наличие всех крепежных элементов (болтов, гаек, шайб и т.д.) наличие

- средств уплотнения (для кабеля и крышек);

- наличие заземляющих и пломбировочных устройств.

При наличии в момент установки преобразователя взрывоопасной смеси не допускается подвергать преобразователь трению или ударам,способным вызвать искрообразование. Линия связи между преобразователем Сапфир и блоком питания выполняется многопроволочным медным изолированным кабелем, размещенным в металлической трубе. При монтаже преобразователей следует обратить внимание на то, что максимальный наружный диаметр кабеля должен быть на 1-2 мм меньше диаметра проходного отверстия в корпусе вводного устройства и диаметра проходного отверстия в нажимном штуцере, а диаметральный зазор между расточкой в корпусе вводного устройства для уплотнительного кольца и наружным диаметром этого кольца не должен превышать 1,0 мм. Уплотнение кабеля для преобразователя Сапфир должно быть выполнено самым тщательным образом, так как от этого зависит взрывонепроницаемость вводного устройства. Применение уплотнительных колец, изготовленных на месте монтажа с отступлением от рабочих чертежей завода-изготовителя, не допускается. Как правило, должны применяться кольца завода изготовителя.

Снимавшиеся при монтаже крышки и другие детали должны быть установлены на место, при этом обращается внимание на наличие всех крепежных элементов и их затяжку. Преобразователь может быть установлен в любом положении, однако преобразователи с мембранным блоком рекомендуется устанавливать так, чтобы мембраны были расположены параллельно вертикальной плоскости.

Присоединение преобразователя к линии подачи давления осуществляется с помощью предварительно приваренного к трубе ниппеля или с помощью монтажного фланца, имеющего коническую резьбу. Монтаж малогабаритных преобразователей Сапфир 22ДИ на объекте производится через соединительный штуцер.

Тензометрический прибор Сапфир, преобразует измеряемый параметр - давление, разрежение или разность давлений в электрический сигнал.



2. Техника безопасности

Слесарь КИПиА должен быть обучен специальной программе и сдать экзамен квалификационной комиссии, иметь не ниже второй квалификационной группы по эксплуатации электроустановок. Перед допуском к работе каждый поступающий в цех должен быть ознакомлен с начальником цеха или его заместителем по техники безопасности, с общими правилами ведения работ, после чего мастер проводит инструктаж поступающего, на рабочем месте.

При этом рабочий должен быть ознакомлен с особенностями работы на данном рабочем месте, с оборудованием и инструментом. После инструктажа на рабочем месте рабочий допускается к стажировке и обучению на рабочем месте под руководством опытного рабочего, о чем издается приказ по цеху. К самостоятельной работе рабочий должен быть допущен только после окончания срока стажировки, установленного для данного рабочего места и после проверки знаний комиссией назначенной распоряжением по цеху. Рабочий обязан твердо знать опасные моменты своего рабочего места и методы устранения их. Все цехи взрыво- и пожароопасных производств, а также помещения, где располагаются щиты автоматизации, должны быть оборудованы телефонной свзью, а взаимосвязанные цеха в необходимых случаях сигнализацией. В каждом цехе должен быть предусмотрен журнал для записи мероприятий опробование, изменение уставок, замена блокировочных приборов, которые проводятся непосредственно на блокировочных устройствах, а также для записи разрешений на включение блокировочных устройств.



Заключение

Старые системы и ручное управление не обеспечивали надлежащего качества варки, сказывался человеческий фактор. Предлагаемая же система полностью исключила эти недостатки.

Система очень проста и интуитивно понятна в управлении и эксплуатации. На её освоение новичку достаточно самостоятельно по инструкции или под присмотром специалиста провести несколько варок в течение всего лишь одного дня.

Вся информация хранится на общем компьютере. Несомненное удобство составляет ещё и то, что в сохранённых файлах каждой варки присутствует вся необходимая для них информация: от графиков температуры, давления и формул стерилизации до фамилии работавшего оператора, тары и наименования продукта. Информация при этом хранится сразу в трёх источниках: на компьютере, в цехе и в лаборатории, а также на бумажных носителях.



Список литературы

1. Александровская А.Н. Автоматика: учебник. - М.: Академия, 2011. Гриф. Мин. Обр.

2. Голубятников В.А, Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Ученик для техникумов. - С.: Химия, 1985.

3. Жарковский Б.И. Приборы автоматического контроля и регулирования (устройство и ремонт). - М.: Высшая школа, 1989.

4. Каминский М.Л., Каминский В.М. Монтаж приборов и средств автоматизации. - М.: Высшая школа, 1983.

5. Монтаж приборов и средств автоматизации: Справочник / Алексеев У.А., Антипин В.С., Борисова Г.С. и др., Под ред. Клюева А.C - М.: Энергия, 1979.

6. Селевцов Л.И. Автоматизация технологических процессов. - 2-е изд., испр. - М. Академия, 2012. Гриф Мин Обр.

7. Шишмарев В.Ю. Средства измерений.-5-е изд., испр. М.: Академия, 2012. риф Мин Обр.

8. Шкатов Е.Ф. Основы автоматизации технологических процессов химических производств. Учебник для техникумов. - М.: Химия, 1988.

9. Шкатов Е.Ф. Технологические измерения и КИП на предприятиях химической промышленности. Учебное пособие для техникумов. - М.: Химия, 1986.

10. http://bamper.info/

11. http://www.rospribor.com/

12. http://www.owen.ru/

13. http://www.teplomehanika.ru/oven.htm

14. http://www.elemer.ru/

Размещено на Allbest.ru

...