Автоматизована система управління пастеризації молочних продуктів

Размещено на http://www.allbest.ru

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ОПИС ЗАГАЛЬНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОБ'ЄКТУ УПРАВЛІННЯ

1.1 Загальні відомості про пастеризаційно-охолоджувальні установки

1.2 Опис конструкції об'єкту

2. РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ КЕРОВАНОГО ПРОЦЕСУ

2.1 Побудова спрощеної схеми основної ділянки процесу, виділення вхідних і вихідних змінних

2.2 Динамічні характеристики пастеризаційних установок

2.3 Розробка та дослідження математичної моделі основної ділянки процесу

3. СИНТЕЗ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРИ АВТОМАТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ОСНОВНОЇ ЛАНКИ ТЕХНОЛОГІЇ

3.1 Постановка завдання на проект автоматизації технологічного процесу

3.2 Розрахунок настройок локальних ПІ-регуляторів по методиці Л.І. Кона

3.3 Синтез структури АСУ основної ділянки технології

4. КОМПЛЕКТУВАННЯ РОЗРОБЛЕНОЇ АСУ СУЧАСНИМИ ТЕХНІЧНИМИ ЗАСОБАМИ АВТОМАТИКИ

4.1 Розробка схеми автоматизації

4.2 Система автоматичного регулювання й контролю температури молочної продукції та години перебування пастеризованої продукції години перебування пастеризованого молочного продукту в утримувачі

4.3 Загальний огляд засобів автоматизації

5. ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЕКТНИХ РІШЕНЬ ЩОДО ЗАПРОПОНОВАНОЇ АВТОМАТИКИ

5.1 Вихідні дані для розрахунку економічної ефективності

5.2 Розрахунок капітальних витрат на автоматизацію

5.3 Розрахунок виробничої програми

5.4 Розрахунок експлуатаційних витрат

5.5 Розрахунок показників економічної ефективності

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

6.1 Охорона праці, техніка безпеки

6.2 Інструкція з техніки безпеки для обслуговуючого персоналу КВП й А

7. ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

ВИСНОВКИ ТА ПРОПОЗИЦІЇ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ВСТУП

Харчування є одним з найважливіших факторів, що визначають здоров'я населення. Правильне харчування забезпечує нормальний ріст і розвиток дітей, сприяє профілактиці захворювань, продовженню життя, підвищенню працездатності й створює умови для адекватної адаптації до навколишнього середовища.

Серед харчових факторів, що мають особливе значення для здоров'я, найважливіша роль належить повноцінному й регулярному постачанню організму людини всіма необхідними мікронутриентами: вітамінами й життєво важливими мінеральними речовинами.

Молоко - це біологічно повноцінний продукт, що значно відрізняється від інших продуктів живлення як якісними, так і кількісними наборами макро- і мікронутриентов особливо корисних для здоров'я людини всіх вікових категорій. Посилення тенденції до здорового способу життя в країні привело до того, що споживачі стали приділяти більше увагу правильному режиму й раціону харчування. Внаслідок чого виріс інтерес до споживання продуктів спеціального призначення, збагачених певними функціональними інгредієнтами, серед яких найбільш актуальні й необхідні для використання в харчуванні населення такі, як йод, кальцій, залізо, вітаміни.

Головною метою проведених у країні економічних реформ є найбільш повне задоволення матеріальних і духовних потреб людей. На період реформ, висуваючи широку програму соціального розвитку країни й підвищення народного добробуту, на перший план поставили завдання - поліпшити постачання населення продуктами харчування. Програма реформ передбачає широке використання потенціалу сільського господарства нашої країни й всіх галузей агропромислового комплексу.

З метою значного збільшення виробництва продуктів харчування намічені заходи щодо збільшення обсягів переробки молока, поліпшенню асортиментів і підвищенню якості молочних продуктів. Здійснення цих мір пов'язане з реалізацією завдань агропромислового комплексу й технічним переозброєнням галузей харчової промисловості, у тому числі молочної.

При технічному переозброєнні молочної промисловості передбачається використання високопродуктивного технологічного встаткування, виготовлення комплектів машин, апаратів і потокових технологічних ліній, що забезпечують підвищення продуктивності праці, освоєння нового технологічного обладнання й автоматизованих ліній для розливу молока й устаткування для впакування молочних продуктів. Автоматизація - це застосування комплексу засобів, що дозволяють здійснювати виробничі процеси без особистої участі людини, але під її контролем.

Автоматизація виробничих процесів приводить до збільшення випуску продукції, зниження собівартості й поліпшення якості продукції, зменшує чисельність обслуговуючого персоналу, підвищує надійність і довговічність машин, дає економію матеріалів, поліпшує умови праці й техніки безпеки.

Автоматизація звільняє людину від необхідності безпосереднього керування механізмами. В автоматизованому процесі виробництва роль людини зводиться до налагодження, регулювання, обслуговування засобів автоматизації й спостереження за їхньою дією. Якщо автоматизація полегшує фізичну працю людини, то вона також має мету полегшити й розумову працю. Експлуатація засобів автоматизації вимагає від обслуговуючого персоналу високої технічної кваліфікації.

Автоматизація дає значні переваги:

1) забезпечує зменшення чисельності робочого персоналу, тобто підвищення продуктивності праці;

2) приводити до зміни характеру праці обслуговуючого персоналу;

3) збільшує точність підтримки параметрів;

4) підвищує безпечність праці й надійність роботи устаткування;

5) збільшує економічність роботи.

Луї Пастер в 1860-1861 р. запропонував спосіб збереження харчових продуктів за допомогою теплової обробки (згодом названий пастеризацією). Теплова обробка молока при температурах нижче крапки його кипіння (63...90 °З) називається пастеризацією. При пастеризації знищуються вегетативні форми мікроорганізмів, у тому числі й патогенні, що перебувають у молоці, що знезаражує його, поліпшує якість і підвищує стійкість молочних продуктів. Глибина теплової обробки визначається необхідністю зниження чисельності хвороботворних мікроорганізмів до рівня, при якому вони не представляють серйозної небезпеки для здоров'я. Крім того, варто звести до мінімуму ступінь впливу на хімічні, фізичні властивості й смакові якості молока. При пастеризації повністю зберігаються всі якості незбираного молока [1,2]

Залежно від температури нагрівання розрізняють три режими пастеризації: тривала (30...40 хв) до температури 63-65°С, короткочасна (20...30 хв) - до 71-76 °С и миттєва (2...3с) - до 85-90°С.[2]

Ефективність пастеризації визначається ступенем знищення мікроорганізмів у процесі теплової обробки. При правильному проведенні пастеризації можливо знищити до 99,99 % всіх організмів.

У цей час на більшості молокопереробних підприємств гостро встала проблема модернізації встаткування. Причому ця проблема стосується в першу чергу систем автоматики наявних установок, у той час як самі установки перебувають у досить гарному стані й можуть експлуатуватися ще протягом довгого часу. У той же час системи автоматики вже морально й фізично застаріли. Тому метою даного дипломного проекту є розробка автоматизованої системи регулювання пастеризації молочних продуктів.

При цьому значно підвищується надійність і точність системи керування, з роботи встаткування практично повністю виключається людський фактор, у результаті чого підвищується якість випуска продукції, знижуються витрати на експлуатацію встаткування, підвищується ефективність виробництва. Вищевказані причини приводять до зростаючого попиту на автоматизовані системи управління пастеризаційно-охолоджувальними установками.

1. ОПИС ЗАГАЛЬНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОБ'ЄКТУ УПРАВЛІННЯ

1.1 Загальні відомості про пастеризаційно-охолоджувальні установки

пастеризація охолоджувальний автоматизований молочний контролер

Пастеризаційно-охолоджувальна установка призначена для швидкого нагрівання молока в тонкому шарі в закритому потоці, пастеризації й наступного охолодження його після короткочасної витримки при виробітку питного молока. Технологічний процес автоматизований, що виключає вихід недопастеризованого молока й запобігає його перегрів [1].

Теплова обробка молока здійснюється в безперервному потоці при автоматичному регулюванні процесу.

На рисунку 1.1 зображена пастеризаційно-охолоджувальна установка ОКЛ-10.

Рисунок 1.1 - Пастеризаційно-охолоджувальна установка ОКЛ-10

Процеси теплообміну відбуваються в пластинчастому апарату, що складається зі станини з напрямними штангами, на які прикріплене набір теплообмінних пластин. Пластини розбиті на секції, які відділяються друг від друга спеціальними проміжними плитами. На плитах установлюються штуцера, що служать для підведення й відводу рідин в апарат. Залежно від наявності й розташування наскрізних отворів на кутах пластин у секціях створюються пакети. Пакетом називається група пластин з однаковим напрямком потоку рідини. Між пластинами є канали для руху рідин і їхнього теплообміну. Герметичність каналів здійснюється гумовими прокладками. Витримувач являє собою систему трубопроводів, що забезпечує певний час витримки молока при температурі пастеризації.[2]

Технічні характеристики пастеризаційно-охолоджувальної установки наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Технічні характеристики пастеризаційно-охолоджувальної установки

Модель	ОКЛ-10
Продуктивність, т/год	10
Температура, °С
- продукту на вході в апарат	5...10
- нагрівання в апараті	72...76
- охолодження	2...6
- крижаної води	+1
Тиск, МПа
- крижаної води	0,25
- нагріваючого пару	0,3
- робочий в апараті	0,35
Поверхня теплообміну пластини, мІ	0,2
Число пластин, шт.	249
Коефіціент регенерації, %	85
Споживання за годину роботи:
Пар, кг	173
Електроживлення, кВт	12,5
холод ( тепла, що відводить,) , кВт	16,3
Займана площа, мІ	19
Вага установки, кг	2800

Основні переваги пастеризаційно-охолоджувальної установки:

1. Дотримання теплових режимів пастеризації й охолодження суміші при заданій продуктивності.

2. Забезпечення безперебійної роботи установки в рамках циклу підготовки суміші до дозрівання.

3. Установка економічної системи підготовки теплоносія на базі мідно-паяних теплообмінних апаратів і групи безпеки.

4. Установка сучасної системи керування на базі програмувальних промислових контролерів для виключення впливу "людського фактора" і забезпечення роботи установки в автоматичних режимах: "Мийка", "Видавлювання води продуктом", "Вихід на режим пастеризації", "Робочий режим", "Дезінфекція", "Сервіс".

5. Модульне виконання установки заощаджує кошти за рахунок скорочення часу монтажу.

Особливості пастеризаційно-охолоджувальної установки:

1. Всі дотичні із продуктами деталі виконані з нержавіючої сталі марки 12Х18Н10Т.

2. Пастеризаційна колона має убудованих електронагрівників і дві паралельно встановлені трубчасті спіралі для проходження пастеризуючого продукту.

3. Оснащений електронним блоком керування ИПКС-013БУ(Р) для автоматичної підтримки, регулювання й контролю й документальної реєстрації температури пастеризації.

4. Містить у собі пастеризаційну колону, зворотний клапан, відцентровий насос, зрівняльний бак, а також дві пластинчасті секції регенерації й охолодження.

5. Має можливість реалізації безрозбірної циркуляційної мийки [12].

1.2 Опис конструкції об'єкту

Пастеризаційно-охолоджувальні установки типу ОКЛ-10 продуктивністю 10 т/год призначені для підігріву та пастеризації молока в тонкошаровому закритому потоці з наступним охолоджуванням при автоматичному контролі та регулюванні технологічного процесу.

Установка пастеризаційно-охолоджувальні пластинчаста автоматизована працює за принципом теплообміну між двома середовищами: оброблюваний продукт і теплоносій або відповідно холодоносій, відділеними друг від друга теплопередаваючими пластинами.

Пластинчастий апарат складається зі станини із затискними пристроями, набору теплообмінних пластин, розділових і натискних плит.

Апарат має 4 секції: регенерації, пастеризації, попереднього охолодження й остаточного охолодження.

У пластинчастому апарату застосована теплообмінна пластина, штампована з нержавіючої листової сталі, що має робочу поверхню 0,2 м?.

По обидва боки кожної пластини є канал, по якому з однієї сторони рухаються вершки, а з іншого боку - теплоносій або холодоносій.

Герметичність у зібраному апарату створюється двома гвинтовими затискними пристроями. Необхідний ступінь стиску визначається по табличках зі шкалою, установлених на верхній і нижньої дистанційних скобах (розпірках). Нульовий розподіл установлюється по оцінці на планці вертикальною розпіркою стійки й відповідає мінімальному стиску апарата, що забезпечує герметичність. Кожна пластина має маркування. Станина апарата складається з головної стійки, горизонтальних штанг, що підтримують й розпірної стійки. [2,12]

Технологічна схема пастеризаційно-охолоджувальної установки показана на рисунку 1.2

З резервуара для зберігання молочний продукт надходить у прийомний бак, у якому завдяки клапанно-поплавкового пристрою, виробляється його заповнення до певного рівня. Із прийомного бака насосом молочний продукт подається в секцію регенерації апарата, де нагріваються зустрічним потоком гарячих молочного продукту і далі направляються в секцію регенерації й далі послідовно проходять у секції охолодження апарата. В установці ОКЛ-10 із секції пастеризації через пропускний клапан молочний продукт надходять у дезодоратор і далі знову вертаються в апарат, і послідовно проходять секції регенерації й охолодження.

Нагрівання продукту в секції пастеризації здійснюється гарячою водою, що циркулює за допомогою центробіжного насоса в замкнутому контурі бойлерно-инжекторного блоку, проходячи послідовно через інжектор пари, апарат, бойлер.

Рисунок 1.2 - Технологічна схема пастеризації молочних продуктів

Для підігріву води необхідна подача в інжектор пари не нижче 3-4 кг/см² (залежно від виду установки).

Охолодження молочного продукту в секції попереднього охолодження здійснюється крижаною водою з температурою не вище 2 єС.

У випадку порушення заданого режиму пастеризації надходження вершків з апарата припиняється: вони направляються через пропускний клапан у прийомний бак, а відтіля на повторну пастеризацію. Надходження сирого продукту в прийомний бак теж припиняється.

Бак прийомний являє собою ємність із регулятором рівня, що забезпечує сталість рівня молочного продукту у момент перемикання молочного продукту на повторну пастеризацію.

В установці прийнята електрична система автоматичного регулювання технологічним процесом.

Система автоматики включає наступні вузли:

- щит керування;

- клапан, що перемикає молочний продукт на повторний підігрів;

- регулятор рівня, установлений у прийомному баку;

- датчики температури.

2. РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ КЕРОВАНОГО ПРОЦЕСУ

2.1 Побудова спрощеної схеми основної ділянки процесу, виділення вхідних і вихідних змінних

Після детального розгляду пастеризаційно-охолоджувальної установки можна виділити декілька основних ділянок процесу. У даному дипломному проекті детально досліджується ділянка контролю та регулювання температури та час перебування молочної продукції, спрощена схема даної ділянки процесу показана на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Спрощена схема головної ділянки процесу пастеризації

На схемі показані основні об'єкти та матеріальні потоки. До об'єктів, що підлягають розгляду належати пастеризатор, а також трубопровід молочної продукції, трубопровід гарячої води. До основних матеріальних потоків відносяться молочна продукція, гаряча вода, холодна вода, пара.

У проекті планується виконати розробку АСР пастеризації молочних продуктів, тому детально розглядатимемо лише пастеризатор, а також трубопровід молочної продукції, трубопровід гарячої води газопровід. Пара не беремо до уваги, так як він призначений для підтримання температури гарячої води й працює постійно під час роботи пастеризаційно-охолоджувальної установки.

На рисунку 2.2 приведені вхідні й вихідні змінні основної ділянки технологічного процесу. Вхідними змінними являються витрата гарячої води, що подається по трубопроводу та витрата молочної продукції, що подається по трубопроводу. Вихідними змінними є відповідно температура пастеризованої молочної продукції та час перебування пастеризованої молочної продукції в утримувачі.

Рисунок 2.2 - Схема входів і виходів основної ділянки процесу пастеризації

2.2 Динамічні характеристики пастеризаційних установок

Система автоматизації пластинчастих пастеризаційно-охолоджуючих установок повинна забезпечити підтримку заданих теплових режимів і запобігти виходу з установки недопастеризованого продукту.

Для вибору ефективних регуляторів необхідно знати раціональні для даних установок закони авторегулювання температур нагрівання й охолодження молока. Отже, потрібно розглянути динамічні параметри пастеризаційних установок.



Рисунок 2.3 - Структурна схема пастеризаційно-охолоджуючих установок як об'єктів регулювання.

На рисунку 2.3 представлені вхідні I і вихідні II параметри, а також, що обурюють впливи, III секцій нагрівання 1 і охолодження 2 установок.

Температура tм.н нагрівання молока коливається в результаті мінливості витрати Gм і вхідної температури to молока; зміни витрати Gп пари, обумовлена коливаннями його тиску pп; зміни коефіцієнта теплопередачі k, внаслідок відкладення білка на теплопередаваючих поверхнях. Для стабілізації температури нагрівання молока як керуючий вплив приймають витрату пари або витрата продукту.

Основним джерелом порушень стаціонарного режиму роботи секції охолодження пластинчастих пастеризаційно-охолоджуючих установок (коливання температури охолодження tм.х) є: зміна температури tхл холодоагенту (води або розсолу), його витрати Gхл, викликаного коливаннями тиску pхл холодоагенту й витрати продукту Gм. Як керуючий вплив для стабілізації температури tм.х охолодження молока приймають витрату холодоагенту.

Статична характеристика пастеризатора при нагріванні продукту виражає залежність між вхідними й вихідними параметрами в сталому режимі. Динамічна характеристика показує властивості пастеризатора в перехідному процесі при виникненні того або іншого збурювання.

Трубчастий пастеризатор по каналах енергоносія Gп > tм.н і продукту Gм > tм.н може бути апроксимован аперіодичною ланкою першого порядку із запізнюванням, передатна функція якого виражається рівнянням

W(p) = (k_п e^-pф3) /(Tp + 1) (2.1)

де W(p) - передатна функція; k_п - коефіцієнт передачі об'єкта; T - постійна часу об'єкта, с; ф - час запізнювання, с; р - комплексна змінна.

Для пастеризатора продуктивністю 5000 л/ч T =9 з; ф3=4 с.

Трубчастий пастеризатор являє собою малоінерційний об'єкт регулювання. Позиційний регулятор не застосуємо для регулювання температури пастеризації. Тому що відношення ф3/ T >0,2, то при 1>ф3/T >0,2 доцільно використати регулятори безперервної дії.

Розрахунок можливості використання на даному об'єкті пропорційних П- та пропорційно-інтегральних ПІ-регуляторів показує, що при стрибкоподібній зміні навантаження об'єкта до 20% при застосуванні П-регулятора залишкові відносини досягають 50 єС. При застосуванні ПІ-регулятора залишкові відхилення практично відсутні, тобто його найбільше раціонально використати. Внаслідок малої величини постійної часу об'єкта датчик регулятора повинен мати постійну часу не більше 9 с.

Нагрівальна частина пастеризаційно-охолоджувальної установки по каналі енергоносія (Gп > tм.н) може бути апроксимована аперіодичною ланкою першого порядку із запізнюванням (див. рисунок 2.3). Нагрівальна частина цієї установки є більше інерційним об'єктом у порівнянні із трубчастими установками. Зокрема, для установки ОКЛ Т=360 з, ф3,=12 з, для установки ОПУ-10 Т=200 з, ф3=11 с. Величини k_п і T нагрівальної частини пастеризаuійно-охолоджувальної установки по каналі Gп > tм.н можуть бути визначені по формулах:

Kп = (i^ґ - i^ґґ)/( Gc(1 - е)) (2.2)

де i^ґ - тепломісткість вступника пари, Дж/кг; i" - тепломісткість конденсату, Дж/кг; G - продуктивність установки по продукті, кг/з; З - теплоємність продукту, Дж/ (кг*ДО): Е - коефіцієнт регенерації тепла;

lgТ = 1017((ф_нагр(1 - е)²)/ k) +1,71 (2.3)

де ф_нагр - час проходження продукту нагрівальної частини, з; k - коефіцієнт теплопередачі в секції водяного нагрівання, Вт/ (м²·К).

Секція охолодження пастеризаційно-охолоджувальних установок описується аперіодичною ланкою другого порядку із запізнюванням. Зокрема для установки ОКЛ час запізнювання ф₃=6 с, постійні часу аперіодичних ланок становлять відповідно 6 і 4 с. Погрішність регулювання температури нагрівання й охолодження молока в установках не повинна бути вище ±20 єС. Перевищення температури нагрівання щодо заданої при виході установки на режим повинне бути не більше 5є С. Стрибкоподібні зміни: тиску пари, що гріє, приймають до ±6,9·10⁴Па від номінального значення, а тиску рассола от 9,8· 10⁴ до 15,7· 10⁴ Па.

Динамічні параметри пастеризаційно-охолоджувальних установок з урахуванням наведених вимог до системи авторегулювання й коливань навантаження є вихідними величинами при виборі раціональних законів керуючого впливу регуляторів. У цих установках відношення ф3/T<0,2, тому для регулювання температури пастеризації молока можна застосовувати найпростіші позиційні регулятори. Відхилення температури нагрівання від заданої в цьому випадку при регулюванні повним потоком становить ±2-2,5°С. Амплітуда автоколивань може бути зменшена до 2° С и нижче при регулюванні «неповним потоком», коли подача пару перекривається регулювальним органом частково.

Якщо для регулювання температури нагрівання пастеризаційно-охолоджувальної установки обраний П-регулятор, то варто забезпечити стабілізацію температури пару, що гріє, з погрішністю не більше 9,8·10³Па. При застосуванні ПІ-регулятора не потрібно додаткової стабілізації тиску пари, що гріє.

При використанні Пі-регулятора й стрибкоподібному підвищенні тиску на 6,9·10⁴ Па от номінального (режим запуску установки) максимальний динамічний вибіг (відхилення) температур становить приблизно 40 С від заданої, при стрибкоподібному зниженні тиску на 6,9·10⁴ Па - до -2,7⁰ С. В якості типового приймається процес с мінімумом квадратичного критерію, для котрого другого відхилення дорівнює 40% від першого, тому друге й наступні відхилення процесу регулювання не перевищують ±20 С.

У системах автоматизації пастеризаційно-охолоджуючих установок для стабілізації температури нагрівання рекомендується застосовувати Пі-регулятори. Для регулювання температури охолодження молока (холодоагент - розсіл) також можна використати Пі-регулятор, однак переважніше відповідно до розрахунку ПІД-регулятор. [8,12]

2.3 Розробка та дослідження моделі основної ділянки процесу

Моделювання моделі основної ділянки технологічного процесу виконаємо в програмному пакеті Simulink програмного середовища MATLAB 6.5, що являє собою надійну, корисну та легку в користуванні систему математичного моделювання різноманітних об'єктів та моделей.

Експертним шляхом було розглянуто та доведене, що трубопровід гарячої води являє собою стійку ланку першого порядку з параметрами та , так як у трубопроводі не винне бути втрат матеріального потоку (газу) та він є дещо інерційним; трубопровід молочної продукції являє собою стійку ланку першого порядку з параметрами , , що також відповідає знятим з об'єкта показникам та умовам дійсності.

Пастеризатор являє собою стійку ланку першого порядку з параметрами та , які отримані експертним шляхом також.

Розроблена математична модель основної ділянки технологічного процесу наведена на рисунку 2.4.

Рисунок 2.4 - Математична модель ділянки подачі гарячої води та молочної продукції до пастеризатору

На рисунках 2.5-2.8 приведені отримані графіки перехідних процесів ділянки подачі гарячої води та молочної продукції до пастеризатору отримані при досліджені математичної моделі основної ділянки технологічного процесу.

Рисунок 2.5 - Графік перехідного процесу витрати молочної продукції, що подається трубопроводом до пастеризатору

Рисунок 2.6 - Графік перехідного процесу витрати молочної продукції, що подається трубопроводом до пастеризаційно-охолоджувальної установки

Рисунок 2.7 - Графік зміни температури пастеризованої молочної продукції при зміні подачі гарячої води



Рисунок 2.8 - Графік зміни години перебування молочної продукції в утримувачі при зміні подачі витрати молочної продукції

3. СИНТЕЗ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРИ АВТОМАТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ОСНОВНОЇ ЛАНКИ ТЕХНОЛОГІЇ

3.1 Постановка завдання на проект автоматизації технологічного процесу

Модель АСР основної ділянки технологічного процесу показана на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 - Модель основної ділянки технологічного процесу

До складу моделі основної ділянки технологічного процесу входять такі об'єкти як пастеризатор, ділянка подачі гарячої води та ділянка подачі молочної продукції. Розглянемо детальніше кожну складову. Пастеризація являє собою по каналі подачі гарячої води стійку ланку іншого порядку з передаточною функцією

(3.1)

та по каналі подачі молочної продукції також стійку ланку іншого порядку з передаточною функцією

(3.2)

де та - коефіцієнти передачі топлення по каналі подачі гарячої води та каналу подачі молочної продукції відповідно; - постійна години топлення.

Ділянка подачі гарячої води являє собою стійкий об'єкт іншого порядку з запізненням з передаточною функцією

(3.3)

де - коефіцієнт передачі ділянки подачі гарячої води, який є приблизно рівним 1, тому що вважається, що втрат у трубопроводі гарячої води не винне бути; - постійна години ділянки подачі гарячої води.

Ділянка подачі молочної продукції являє собою стійкий об'єкт іншого порядку з запізненням, якому відповідає наступна передаточна функція

(3.4)

де - коефіцієнт передачі ділянки подачі молочної продукції, який є приблизно рівним 1, тому що вважається, що втрат у трубопроводі молочної продукції не повинно бути; - постійна години ділянки подачі молочної продукції; - година затримки. [9]

Для регулювання подачі гарячої води використаємо одноконтурну систему автоматизованого регулювання з Під-регулятором, який має наступну передаточну функцію

(3.5)

де - коефіцієнт підсилення (настроювання П-ланки регулятора); - година ізодрому (настроювання І-ланки регулятора), - година диференціювання.

Для регулювання подачі молочної продукції будемо використовувати одноконтурну систему автоматизованого регулювання з Пі-регулятором, який має наступну передаточну функцію

(3.6)

При ще детальнішому розгляді об'єкту дослідження виявилось, що корекція подачі молочної продукції приводити до ще кращого результату.

3.2 Розрахунок настройок локальних ПІ-регуляторів по методиці Л.І. Кону

3.2.1 Загальні положення

Для регулювання подачі гарячої води та молочної продукції в пастеризатор будемо використовувати ПІ- та ПІД-регулятори відповідно, створені програмно на базі мікропроцесорного контролера Siemens S7-200, а для знаходження їхніх настройок використаємо методику Л. І. Кону [9].

У таблицях, що використовуються приведені дані для приблизної настроювання ідеальних ПІ-регуляторів з передаточною функцією:

(3.7)

(і П-регуляторів при Ті, що наближається до нескінченності), що дозволяють отримати в одне контурних системах регулювання складних теплоенергетичних і аналогічних технологічних об'єктів з запізненням перехідні процеси з наміченими показниками якості.

У системі, структурна схема якої показана на мал. 3.2, об'єкт регулювання розуміють як сукупність регулюючого органа 1, власне регулюємої установки 2 та датчика регулюємої величини 3 з виходом x(t), перетвореним у вигляд, що допускає його порівняння з сигналом задаючого впливу z(t)

Динамічні характеристики об'єкту регулювання в даному випадку визначаються або безпосереднім експериментом, або по достатньо точній математичній моделі. Настроювання регуляторів розраховані приблизними методами

Для ще більш простих моделей об'єкту регулювання, які далі будемо називати розрахунковими моделями.

Регулятором вважається сукупність пристроїв 4 і додаткових механізмів 5, підсилюючих сигнал розходження е(t)=z(t)-x(t) і формуючих необхідний закон регулювання.

Зовнішнє збурення N(t) представляє собою величину підведену до місця прикладення регулюючого сигналу M(t) і їхня дія на об'єкт регулювання еквівалентна.

3.2.2 Розрахункові моделі об'єктів регулювання

Розрахункові моделі об'єктів регулювання складаються з q інерційних ланок першого порядку з однаковими постійними години Т, та ланки чистого запізнення і (тільки для нейтральних об'єктів) інтегруючої ланки.

Параметри ланок цих моделей визначаються по перехідних функціях об'єкта h(t) що отримані в результаті експерименту на реальному об'єкті, на його аналоговій моделі або, у найбільш простих випадках, обчислені безпосередньо по диференціальним рівнянням математичного описання об'єкту.

Зазвичай спочатку визначається крива розгону об'єкту Дxр(t) знята після подачі на вхід об'єкту (або його аналогової моделі) у початковий момент години припустимого стрибка впливу по каналі регулювання ДNo•1(t)=ДMo•1(t) (при відключеному регулятору і стабілізації інших збурень).

Перехідна функція

(3.8)

Для вибору оптимальних настройок регуляторів перехідні функції об'єкту повинні бути знайдені для кількох характерних, у його експлуатаційному діапазоні, навантаженнях, наприклад 60, 80, 100% від номінальної потужності.

Відповідно до цих навантажень повинні бути перераховані й параметри досліджуваної аналогової моделі об'єкту.

3.2.3 Розрахункова модель стійких (володіючих самовирівнюванням) об'єктів

Передаточна функція розрахункової моделі стійкого об'єкту

(3.7)

Параметри розрахункової моделі: коефіцієнт підсилення по відношенню до регулюючого сигналу k_м, “година розгону” Т_а, умовний час повного запізнення ф і відносне запізнення визначаються безпосередньо по перехідній функції hy(t) стійкого об'єкту (мал. 4.3), де пряма АС-дотична до графіку перехідної функції в точці її перегину В, пряма DC-асимптот hy(t).

Кількість інерційних ланок першого порядку q вибирається у відповідності з відношенням між надійно розділеним на кривій hy(t) “видимим” ємнісним запізненням об'єкту фs і годиною розгону Т_а.

У розрахунковій моделі відношення її ємнісного запізнення фе і Т_а не може бути довільним і визначається числом інерційних ланків q.

Обчислені аналітично по рівнянню дотичної в точці перегину hy(t), значення коефіцієнтів та приведені в табл. 4.1.



Таблиця 3.1 - Значення коефіцієнтів

q	1	2	3	4	5	6	7	8
	0	0,105	0,218	0,319	0,410	0,495	0,570	0,642
	њ	3,509	1,248	0,702	0,478	0,356	0,281	0,232
	1	0,368	0,272	0,224	0,196	0,176	0,160	0,149

та

Приймається таке значення q, при якому ємнісне запізнення моделі було б найбільш близьким до видимого ємнісного запізненню фs, алі не переважало величини повного запізнення ф. При цьому деяка частина ємнісного запізнення замінюється транспортним або навпаки, частина транспортного запізнення замінюється ємнісним; останнє є переважним, тому що при цьому отримані настроювання забезпечують деякий розрахунковий запас якості перехідних процесів.

Чисте запізнення моделі

(3.8)

де - частка ємнісного запізнення в повному.

При оцінці значень q і ф_про моделі можна брати до уваги таблицю 3.2.

Таблиця 3.2 - Значення коефіцієнтів q та ф_про для відповідних та

0<<0.105	a<0,105	1	ф
0.105< <0.218	a>0,105	2	ф-0,105• Ta
0.218<<0.319	a<0,218	3	ф-0,218• Ta
	a>0,218	3	ф-0,218• Ta
0.319	a<0,319	4	ф-0,319• Ta
	a>0,319	4	ф-0,319• Ta

Розрахунок настройок для моделей з q>4 у таблицях не приводитися, оскільки подалі збільшення q дає лише незначне, практично нереалізуєме, їх уточнення.

3.2.4 Методика розрахунку й зміст таблиць настройок регуляторів

Для визначення настройок регуляторів використовуємо таблиці складені Л.І.Коном [9,стор.17-52].

Приведені в таблицях безрозмірні параметри:

b=щ• ф (наведена частота),

k=k• kp (для стійких об'єктів),

= Kp• ф (для нейтральних об'єктів),

і (в обох випадках).

по яких можуть бути вичислені настроювання ПІ-регулятора: коефіцієнт підсилення kp і година ізодрому Ті, а також частота коливань у перехідному процесі щ, визначені за умови:

(3.9)

Отут

і

розширені (по показнику коливальності) амплітудно-фазові характеристики розрахункової моделі об'єкту з передаточною функцією (4.7) і регулятора з передаточною функцією (4.6) рівні частотним значенням цих передаточних функцій при s=в+щj=mщ+щj і, у свою чергу в і щ - дійсна та уявна частини тієї парі спряжених коренів характеристичного рівняння замкненої системи радіус-вектори яких у площині комплексної змінної створюють з уявною віссю найменший кут . Ця пари коренів визначає основну, найменш інтенсивно затухаючу, складову перехідного процесу з показником коливальності , при якому степінь затухання цієї складової:

Приведеним у таблицях значенням m відповідають слідуючі значення

Таблиця 3.3 - Значення m для відповідних значень Ш₀

m	0,22	0,30	0,37	0,48
Ш0	0,75	0,85	0,90	0,95

Розширені АФХ розрахункових моделей об'єкта та регулятора приводяться до вигляду:

(3.10)

(3.11)

де і - модулі розширених АФХ моделей об'єкта та регулятора, і - їхні аргументи, що являють собою функції заданої коливальності m, приведеної частоти b, параметрів моделей об'єкта та параметрів настроювання регулятора.

Умова (3.9) для розрахунку настройок у відповідності з (3.10) та (3.11) зводиться до еквівалентної системи рівнянь

(3.12)

При цьому, для моделі стійкого об'єкту

(3.13)

(3.14)

Для Пі-регулятора

; (3.15)

. (3.16)

Вирішення системи рівнянь (3.12) з урахуванням (3.13) - (3.16) при заданих значеннях m та можливих значеннях b=щф дає для стійких об'єктів комплекси k=k• kp і по яких можуть бути знайдені настроювання регуляторів, що забезпечують наявність у перехідних процесах основної коливальної складової

(3.17)

Характеристичне рівняння замкненої системи окрім “основної” парі спряжених коренів містить і інші корені, при цьому серед них для всіх практично використовуваних значень b=щф містяться й дійсні.

На якість перехідного процесу найбільше впливає найменший по модулі дійсний корінь рм, що визначає основну не коливальну складову

. (3.18)

Інші дійсні та комплексні корені характеристичного рівняння (для систем стабілізації постійного завдання) мають незрівнянно більшу дійсну частину і зумовлюють додаткові, порівняно швидко затухаючі, що впливають лише на початкову ділянку перехідного процесу. Тому можна приблизно прийняти, що починаючи з моменту години to, перехідний процес у системі стабілізації визначається лише двома складовими (4.17) і (4.18) і що

(при t>to) (3.19)

Для роздумів про відносний вплив на перехідний процес його основних складових, у таблицях приведені значення параметру

Далі, по приведених у таблицях значеннях К і С може бути вичислений лінійний інтегральний показник якості

де - передаточна функція замкнутої системи по відношенню до збурюю чого впливу приведеному до регулюючого каналу.

Для систем зі стійкими об'єктами

. (3.20)

У таблицях настройок регуляторів стійких об'єктів також приведені знайдені приблизними методами значення величини

; (3.21)

які можуть бути використані для приблизної оцінки абсолютно інтегрального показника якості

.

3.2.5 Вибір оптимальних настройок

Як видно із таблиць, настроювання, що дають необхідне затухання коливально складової перехідного процесу, можуть бути вибрані в достатньо широкому діапазоні частот. Але, отримані перехідні процеси по іншим показникам далеко не рівноцінні.

При виборі настройок в області мінімальних частот величина значна, аперіодична складова перехідного процесу приходити до нуля значно швидше згинаючої коливальної складової і у сумарному процесі коливання практично затухають відносно осі абсцис, тобто рівня регулюємої величини відповідного завдання.

З ростом частоти величина л зменшується, аперіодична складова затухає всі менше й у сумарному процесі коливання ідуть вже відносно цієї аперіодичної складової, піднімаючись своєю більшою частиною над віссю абсцис.

При чистоті, що приблизно відповідає значенню л=1, перехідний процес повністю “підіймається” над віссю абсцис і перестає бути закономірним. Починаючи з цієї частоти і вище І1=І0.

Гранична частота досягається при і л=0. У цьому випадку регулятор стає пропорційним і перехідний процес закінчується зі статичною помилкою.

Приведені в таблицях значення ім при округлені, а при значеннях знайдені приблизними методами і, з ростом л їхня точність зменшується. Смороду дозволяють орієнтувати настроювання на досягнення мінімуму абсолютного інтегрального показника якості, змінюючи не лише розрахункову частоту, алі й задані показники коливальності.

Таблиці також дозволяють орієнтувати настроювання на завдань година практичного закінчення перехідного процесу. При малих робочих частотах протяжність перехідного процесу визначається основним чином його коливальною складовою.

Поставивши умову, щоб ордината згинаючої коливальну складову до моменту години tк зменшилась у разів по відношенню до її початкового значення, з рівняння:

можна знайти розрахункову частоту

й відповідні їй настроювання.

При великих робочих частотах якість перехідного процесу визначається, головним чином, його основною аперіодичною складовою. Оптимальну настроювання можна, наприклад, шукати, поставивши вимогу, щоб до деякого моменту години основна аперіодична складова зменшилась у разів порівняно з її початковим значенням, тобто із рівняння:

.

Звідси

і необхідне значення комплексу

.

Склавши допоміжний графік залежності b• л від b, можна знайти значення приведеної частоти при якій досягається необхідний година і потім відповідні параметри k і c.

Далі по формулі:

можна провірити в скільки разів до даного моменту години зменшується ордината згинаючої основної коливальної складової процесу.

Наявні в таблицях дані для можливих настройок, що відрізняються від оптимальних у ту чи іншу сторону, що дозволяє, шляхом складення допоміжних графіків, оцінювати очікуване погіршення якості АСР при зміні властивостей об'єкту регулювання, наприклад, при зміні його навантаження. Це дає можливість вибирати настроювання так, щоб відхилення від розрахункового режиму визивало найменше погіршення якості.

3.2.6 Розрахунок настройок для Пі-регуляторів АСУ сновної ділянки технологічного процессу

Виконавши розглянуті в попередніх пунктах розрахунки та дослідження над відповідними моделями ланків основної ділянки технологічного процесу, що розглядались у попередньому розділі за таблицями Л. І. Кону [9, стор. 17-52] було знайдено слідуючі настроювання ПІД-регулятора ділянки подачі гарячої води і нстройки ПІ-регулятора ділянки подачі молочної продукції (при умові, що m=0,37):

для ПІД-регулятора ділянки трубопроводу гарячої води: , та ;

для ПІ-регулятора ділянки повітропроводу: та .

3.3 Синтез структури АСУ основної ділянки технології

Моделювання моделі АСУ основної ділянки технологічного процесу виконаємо, так як і моделювання математичної моделі ділянки подачі гарячої води й молочної продукції в пастеризаторі, у програмному пакеті Simulink програмного середовища MATLAB 6.5, що являє собою надійну, корисну та легку в користуванні систему математичного моделювання різноманітних об'єктів та моделей. Моделі АСУ приведені на рисунках4.4, 4.5



Рисунок 3.4 - Модель АСУ ділянки подачі гарячої води в пастеризаторі

Рисунок 3.5 - Модель АСУ ділянки подачі молочної продукції в пастеризаторі

На рисунку 3.6 наведено графіки перехідних процесів у трубопроводі гарячої води при встановленні настройок регуляторів розрахованих у попередньому пункті за методикою Л. І. Кону [9].

Рисунок 3.6 - Перехідні процеси в АСР трубопроводу молочної продукції при різних збуреннях та відповідних оптимальних настроюваннях регуляторів АСУ

Рисунок 3.7 - Перехідні процеси в АСР трубопроводу молочної продукції при різних збуреннях та відповідних оптимальних настроюваннях регуляторів АСУ

4. КОМПЛЕКТУВАННЯ РОЗРОБЛЕНОЇ АСУ СУЧАСНИМИ ТЕХНІЧНИМИ ЗАСОБАМИ АВТОМАТИКИ

4.1 Розробка схеми автоматизації

На рисунку 4.1 наведена розроблена схема автоматизації з урахуванням усіх вимог та пропозицій зазначених у дипломі.

На схемі автоматизації показані розроблена в дипломному проекті автоматизована система управління, а також пристрої та обладнання, що використовуються в щиті сигналізації.

Дана схема прийнята для пастеризаційно-охолоджувальної установки ОКЛ-10.

Умовні позначення пристроїв і засобів автоматизації виконані за ДСТ 21.404-85.

Схема автоматизації САУ технологічних процесів є основним технічним документом, що визначає структуру й характер систем автоматизації технологічних процесів, а також оснащення їх приладами й засобами автоматизації. На схемі автоматизації дане спрощене зображення агрегатів, що підлягають автоматизації, а також приладів, засобів автоматизації й керування, зображуваних умовними позначками по діючим стандартах, а також лінії зв'язку між ними [7,10].

Схема автоматизації регулювання й контролю пастеризатору передбачає наступні системи:

- система автоматичного регулювання й контролю температури пастеризації;

- система автоматичного регулювання й контролю години перебування пастеризованої молочноїх продукції в утримувачі.

У дипломному проекті детально розглянута система автоматичного регулювання й контролю температури апстеризації, а також сиситеми автоматичного регулювання й контролю години перебування пастеризованої молочноїх продукції в утримувачі,тому далі будемо детально розглядати дані частини загальної системи автоматизованого управління.

Рисунок 4.1 - Схема автоматизації пастеризаційно-охолоджувальної установки

Сире молоко, що входить в установку для пастеризації, спочатку попадає в секцію регенерації, де воно нагрівається гарячим молоком, що виходить після пастеризації. З теплообмінника-регенератора молоко температурою 40-50 С надходить у сепаратор і далі у вакуум-випарну установку. Потім молоко надходить у нагрівальну секцію, де піддається властиво пастеризації. Пройшовши витримувач, гаряче молоко вертається в теплообмінник-регенератор, де прохолоджується, віддаючи своє тепло сирому продукту, що тільки що надійшов в установку. Далі пастеризований продукт проходить через секцію, яка охолоджується крижаною водою й виходить із установки з температурою 4-6 С.Після чого продукт направляють у танк для зберігання, де воно перебуває аж до моменту розливу.

4.2 Система автоматичного регулювання й контролю температури молочної продукції та години перебування пастеризованої молочної продукції в утримувачі

Вимірювання витрати гарячої води виконується по значенню датчиків температури, а витрата молочної продукції по значенню витрати продукті в трубопроводі. Сигнал поступає до контролера Siemens S7-200. У контролері за допомогою відповідної програми сигнали про витрат гарячої води та молочної продукції приводяться до заданого значення та порівнюються з запрограмованим значенням. Якщо регулюємий параметр відхиляється від запрограмованого значення, те на вході електронного блоку регулятора з'являється сигнал неузгодженості. При цьому на відповідному виході контролера Siemens S7-200 виробляється імпульсний сигнал (24 У), який подається на підсилювач . Підсилювач керує виконавчим механізмом , який за допомогою регулюючого органа змінює подачу гарячої води та молочної продукції.

4.3 Загальний огляд засобів автоматизації

4.3.1 Аналіз та вибір мікро контролера

На сьогоднішній день автоматизовані системи керування на основі релейних схем переходять у розряд архаїки, тому що не можуть дати необхідної гнучкості та функціональності. По цим причинах, а також з огляду на універсальність лінії пропонується розробляти АСК на основі мікроконтролерів.

Серед розглянутих моделей мікроконтролерів було виділено декілька варіантів від таких виробників, як Omron, Allen Bradley, Siemens, Мікрон, Advantech. До дешевших варіантів відносяться Мікрон та Advantech, проміжну позицію в цьому плані займає Omron, найдорожчі - Allen Bradley та Siemens. При виборі оптимального варіанту провели аналіз шкірного з їх.

Контролери Мікрон являються відносно недорогими, алі при цьому смороду є дещо недостатніми в плані продуктивності та надійності. Дещо краще ситуація відбувається з контролерами фірми Advantech, алі, все-таки, потрібні більші обчислювальні потужності.

Контролери фірм Omron, Allen Bradley та Siemens здатні справитися з подібною задачею. Враховуючи великий досвід співробітництва заводу з фірмою Siemens, а також вражаючу надійність цих контролерів, вирішено було зверни саме їх.

Сьогодні контролери Siemens поділяються на три сімейства: S-200, S-300 та S-400. Смороду відрізняються між собою, у першу чергу, по ступені складності завдань керування. Основними відмінностями є:

- кількість модулів, можливих для підключення;

- максимальний об'єм мережі засобів автоматизації;

- функціональні можливості модулів;

- типи мереж, що підтримуються;

- наявність Web-серверів, інтегрованих комутаторів;

- максимальна швидкість передачі інформації;

- максимальний об'єм пам'яті програмних блоків та змінних;

- можлива кількість входів/виходів системи;

- година на виконання операцій.

Найдешевшим та найпростішим із трьох варіантів є контролери сімейства S-200. Незважаючи на їх відносну простоту, можемо їх використовувати при грамотній конфігурації додаткових модулів, що встановлюються на одну Din-рейку з основним контролером.

4.3.2 Загальний опис мікроконтролерів S7-200

Сімейство S7-200 охоплює різні малі контролери (мікро-плк), за допомогою яких можна вирішувати широкий спектр завдань автоматизації. Завдяки компактній конструкції, можливості розширення, сприятливій ціні й потужному набору команд, сімейство S7-200 підходить переважливо для малих додатків у керуванні. Великі можливості відносно розмірів і напруг живлення при виборі CPU надають украй високу гнучкість у реалізації проектів автоматизації.

Серія виробів SIMATIC S7-200 задовольняє стандартам і приписанням наведених нижче установ:

- Директива EС 73/23/EEC по низьких напругах;

- Директива EС 89/336/EEC по електромагнітній сумісності;

- Underwriters Laboratories, Inc.: зареєстровано UL 508 (Industrial Control Equipment);

- Canadian Standards Association: сертифікат CSA C22.2 номер 142 (Process Control Equipment);

- Factory Mutual Research: FM клас 1, категорія 2, групи областей небезпеки A, B, C й D, T4A;

- VDE 0160: Електронні пристрої в електричних установках.

Мікроконтролер S7-200 складається з CPU S7-200, одиночного або з поруч необов'язкових модулів розширення.

CPU S7-200 поєднує центральний процесорний блок (CPU), джерело живлення й цифрові вводи-виводи в компактний автономний пристрій.

CPU виконує програму й зберігає дані для керування завданням автоматизації або процесом.

Цифрові входь й виходи є вузлами керування системи: входь контролюють сигнали польових пристроїв (таких як датчики й перемикачі), а виходи керують насосами, двигунами або іншими пристроями вашого процесу.

Джерело живлення постачає електричною енергією CPU і будь-які підключені модулі розширення.

Комунікаційний порт (порти) дозволяє вам підключити CPU до прибудую програмування або інших пристроїв.

Світлові індикатори стану подають візуальну інформацію про режими CPU (RUN або STOP), стани локальних входів-виходів і про виявлення відмови системи.

Додаткові вузли вводу-виводу можуть додаватися до CPU при допомоги модулів розширення. (CPU 221 не може розширюватися.)

За допомогою модулів розширення можна збільшити ефективність обміну даними.

Деякі CPU надають годинники реальної години як убудований елемент, тоді як інші CPU мають додатковий модуль реальної години.

Необов'язковий вставний модуль ПЗП з послідовним доступом надає засіб зберігання програм CPU і передачі програм від одного CPU іншому CPU.

Необов'язковий вставний батарейний модуль забезпечує розширене збереження пам'яті даних в RAM.

Центральний пристрій S7-200 надає в розпорядження певну кількість убудованих входів і виходів. Додавання модуля розширення надає додаткові входь й виходи, або комунікаційні крапки для зв'язку з іншими пристроями системи керування.

Вирішено зверни контролер CPU-224. У якості модулів розширення обрано два модулі дискретних сигналів EM-223, по 8 входів/8 виходів кожен; модуль EM-231 з чотирма входами для термопар та модуль аналогових сигналів EM-235 з чотирма входами та одним виходом.

4.3.3 Технічні характеристики мікроконтролера CPU-224

Загальний вигляд CPU-224 представлено на рисунку 4.2.

CPU 224 характеризується наступними показниками:

- Інтегрований блок живлення =24У/280ма для живлення датчиків і перетворювачів.

- 14 вбудованих дискретних входів й 10 дискретних виходів.

- 1 комунікаційний порт (RS 485), що може використовуватися:

- як PPI-інтерфейс, для програмування контролера, підключення пристроїв людино-машинного інтерфейсу (TD 200, OP, ТР), організації зв'язку між центральними процесорами S7-200. Швидкість передачі даних може встановлюватися рівної 9.6/ 19.2/ 187.5 Кбіт/с.

- як MPI-інтерфейс, що використовується для програмування контролера й підключення до провідних MPI-пристроїв (S7-300/ S7-400, панелям оператора, текстовим дисплеям, кнопковим панелям). Швидкість передачі даних може встановлюватися рівної 9.6/ 19.2/ 187.5 Кбіт/с.

- як вільно програмувальний порт із можливістю підтримки переривань, що використовується для організації послідовного каналу обміну даними з устаткуванням й апаратурами інших виробників. Наприклад, з підтримкою ASCII протоколу передачі даних. Швидкість передачі даних може встановлюватися рівної 0.3/ 0.6/ 1.2/ 2.4/ 4.8/ 9.6/ 19.2/ 38.4 кбіт/с. Для підключення до апаратури, оснащеної вбудованим інтерфейсом RS 232 може використовуватися PC/PPI-кабель.

Можливість підключення до 7 модулів розширення йз складу серії S7-22x.

Входь переривань, що забезпечують винятково швидку реакцію на зовнішні події.

...