Разработка комплекса технических средств АСУТП на базе ПЛК ADAM-8000 с 9 входными сигналами 4...20мА

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Курсовая работа является завершающим этапом изучения курса «Электронные устройства автоматики» и способствует закреплению и обобщению знаний, полученных студентом на лекциях и практических занятиях, а также развитию у него практических навыков в выборе электронных устройств автоматики при проектировании АСУ ТП.

Цель курсовой: разработка комплекса технических средств АСУТП на базе ПЛК ADAM-8000 с 9 входными сигналами 4...20мА.

Задачи: изучить технические данные на проектирование, рассмотреть техниче-ские данные модулей входа/выходы, исходя из технических данных на проектирование подобрать количество модулей входа/выхода, разработать схему подключения.

После выполнения курсовой работы студент должен знать: метрологические характеристики модулей связи с объектами (УСО), технические характеристики компонентов комплекса технических средств АСУ ТП, структуру комплекса технических средств АСУ ТП, назначение компонентов комплекса технических средств АСУ ТП; владеть: методами и приёмами разработки проектно-компонуемых контроллеров, методами выбора компонентов комплекса технических средств АСУ ТП; уметь использовать: справочную и нормативную документацию по компонентам технических средств АСУ ТП; иметь навыки: принятия самостоятельных решений при разработке проектно-компонуемых контроллеров, выбора компонентов комплекса технических средств АСУ ТП.

1. Технические данные на проектирование

Таблица 1 - Исходные данные к курсовой работе

2. Технические характеристики контроллера и модулей входа/вывода

В состав комплекса технических средств АСУ ТП в общем случае входят следующие компоненты: первичные преобразователи, нормирующие преобразователи, регуляторы, измерительные и регистрирующие приборы, устройства сигнализации и локальных блокировок, контроллеры и операторские станции (автоматизированные рабочие места).

Серия ADAM-8000 (Рисунок 1) состоит из нескольких ПЛК-процессоров. Они запрограммированы в STEP®5 от Siemens и совместимы с существующими программами, которые выполняются на сериях Siemens от 90U до 115U, STEP®7 от Siemens или в соответствии с IEC 61131-3. Процессоры, оснащенные встроенными интерфейсами Ethernet или дополнительными последовательными интерфейсами, упрощают интеграцию ПЛК в существующую сеть или соединение с дополнительным периферийным оборудованием. Прикладная программа сохраняется во флэш-памяти или в дополнительном модуле памяти. С соответствующим интерфейсом расширения ADAM-8000 может поддерживать до 4 строк.

Рисунок 1 - ADAM-8000

Структура / размеры

- Стандартная DIN-рейка 35 мм.

- Периферийные модули с утопленной маркировкой.

- Размеры основного корпуса: ширина 1 слота: (В х Ш х Г) в мм: 76 х 25,4 х 76 дюймов: 3 х 1 х 3 Ширина 2 слотов: (В x Ш x Г) в мм: 76 x 50,8 x 76 дюймов: 3 x 2 x 3.

Надежность

- Проводка с помощью пружинных соединений на передней панели, манометр 0, 8 ... 2,5 мм2 или 1,5 мм2 (18-полюсный разъем).

- Полная изоляция проводки при замене модулей.

- Каждый модуль изолирован от шины задней панели.

- ЭМС-сопротивление ESD / Burst в соответствии с IEC 801-2 / IEC 801-4 до уровня 3: 8 кВ / 2 кВ.

- Ударопрочность в соответствии с IEC 68-2-6 / IEC 68-2 -27 (1G / 12G).

- Условия окружающей среды.

- Рабочая температура: 0 ... + 55 ° C.

- Температура хранения: -40 ... + 85 ° C.

- Относительная влажность: 95% без конденсации.

Не требуется вентиляция с помощью вентилятора

Контроллером называется набор технических средств, в состав которого входят модуль процессора, модули УСО (устройств связи с объектом) и прочие компоненты, объединённые между собой общей стандартной или специализированной системной шиной.

Контроллер является проектно-компонуемым изделием, то есть таким изделием, состав и конфигурация которого определяется проектом для конкретного объекта и технологического процесса (спецификацией проекта).

Контроллер предназначен для приёма и обработки информации поступающей от первичных преобразователей и дискретных датчиков, выдачи управляющих сигналов на исполнительные механизмы и устройства сигнализации, а также для передачи информации на операторскую станцию.

Следовательно, основными функциями контроллера являются:

-- сбор информации о ходе технологического процесса и сигнализация об отклонениях от технологического регламента;

-- управление ходом технологического процесса.

2.1 Описание модуля ADAM 8231-1BD52

Данный модуль (Рисунок 2) универсален, поэтому может быть использован для подключения к нему аналоговых входных сигналов, термопар К и термометров сопротивления Pt100. На рисунке 3 представлена схемы подключения различных элементов, в то время как в таблице 2 приведены его технические характеристики.

Рисунок 2 -- Внешний вид ADAM 8231-1BD52

Таблица 2 - Технические данные

Рисунок 3 -- Электрические схемы подключения ADAM 8231-1BD52

Для подключения диапазона входного тока 0..20 мА (7 шт.), необходимо взять 2, для 4..20 мА (9 шт.) необходимо взять 3, для подключения дипазона входных напряжений 0..10 В (3 шт.) необходимо взять 1, для подключения термопар К (2 шт.) необходимо взять 1 данный модуль и для подключения термометра сопротивления Pt100 (7 шт.) необходимо взять 2 данных модуля.

2.2 Описание модуля ADAM 8232-1BD50

Данный модуль (Рисунок 4) может быть использован для подключения к нему аналоговых выходных сигналов. На рисунке 5 представлена схема подключения элементов к данному модулю, в то время как, в таблице 3 приведены его технические характеристики.

Рисунок 4 -- Внешний вид ADAM 8232-1BD50

Рисунок 5 -- Схема подключения и принципиальная схема ADAM 8232-1BD50

Таблица 3 - Технические данные

Для подключения подключения диапазона выходного тока 0..20 мА (5 шт.), необходимо взять 2, для 4..20 мА (7 шт.) необходимо взять 2, для подключения дипазона выходных напряжений 0..10 В (6 шт.) необходимо взять 2.

2.3 Описание модуля ADAM 8221-1BF00

Цифровой вход принимает двоичные управляющие сигналы от процесса и обеспечивает электрически изолированный интерфейс с центральной системой шин. Он имеет 8 каналов, которые отображают соответствующий статус с помощью светодиодов. Данный модуль представлен на рисунке 6, а на рисунке 7 представлена его схема подключения и принципиальная схема. На таблице 4 представлены технические характеристики модуля ADAM 8221-1BF00.

Рисунок 6 - Внешний вид ADAM 8221-1BF00

Рисунок 7 - Схема подключения и принципиальная схема ADAM 8221-1BF00

Таблица 4 - Технические данные

Для подключения подключения диапазона дискретных входов (5шт.) необходимо взять 1 данный модуль.

2.4 Описание модуля ADAM 8222-1BF00

Данный модуль цифрового вывода (Рисунок 8) принимает двоичные управляющие сигналы от системы центральной шины и передает их на уровень процесса через выходы. Модуль требует питания 24 В постоянного тока через разъем на передней панели. Он обеспечивает 8 каналов, и статус каждого канала отображается с помощью светодиода. В таблице 5 предсталены технические характеристики модуля 8222-1BF00.

Рисунок 8 - Внешний вид ADAM 8222-1BF00

На рисунке 9 представлена схема подключения приборов к модулю.

Рисунок 9 - Схема подключения и принципиальная схема ADAM 8222-1BF00

Таблица 5 - Технические данные

Для подключения подключения диапазона дискретных выходов (8шт.) необходимо взять 1 данный модуль.

2.5 Описание промышленной электронной вычислительной машины PPC-3120-RE9A

PPC-3120-RE9A преставляет из себя безвентиляторный панельный ПК с процессором Intel® Atom™ E3940 и экраном диагональю 12.1". Его внешний вид (с двух сторон) можно увидеть на рисунке 10, а в таблице 6 представлены его технические характеристики.

Рисунок 10 - Внешний вид PPC-3120-RE9A

Таблица 6 - Технические данные

2.6 Источник питания ADAM 8207-1BA00

Источник питания ADAM 8207-1BA00 оснащен широкодиапазонным входом, который можно подключить к 100...240 В переменного тока. Выходное напряжение составляет 24 В постоянного тока при 2 А / 48 Вт .

Рисунок 11 - Внешний вид источника питания ADAM 8207-1BA00

Поскольку все входы и выходы расположены на передней панели устройства, а корпус изолирован от шины задней панели, мы можете установить блок питания вместе с модулями на той же T-рейке или использовать его как отдельный внешний источник питания. На рисунке 11 представлен его внешний вид, а в таблице 7 представлены его технические характеристики.

Таблица 7 ? Технические данные

2.7 Описание сетевого мастера и сетевого ведомого

Для расширения колличества слотов нам необходимо подключить дополнительную стойку, это выполнимо с помощью ProfibusDP (открытая промышленная сеть) модулей которые подразделяются на мастеров и ведомых.

В данном случае мы имеем сетевого мастера ADAM8208-1DP01 и сетевого ведомого ADAM8253-1DP00, которые связавают основную стойку с дополнительной посредством интерфейса RS-485. На рисунке 12 представлены оба экземпляра, а в таблице 8 приведены их технические параметры.

Рисунок 12 - Внешний вид ADAM8208-1DP01 и ADAM8253-1DP00

контроллер модуль вычислительный преобразователь

Таблица 8 ? Технические данные

2.8 Описание преобразователя интерфейсов

Сервер MOXA NPort 5130 хорошо подходит для передачи сигнала большинства типов промышленных приборов, снабженных последовательными интерфейсами, в сети Ethernet. Конструкцией конвертера интерфейсов предусмотрен комбинированный COM-порт RS-422/485. Внешний вид преобразователя представлен на рисунке 13, а его технические характеристики в таблице 9.

Рисунок 13 - Внешний вид преобразователя NPort 5130

Таблица 9 ? Технические данные

2.9 Описание CPU с Ethernet модулем

Процессор ADAM8215-2BT01 с интерфейсом витой пары RJ-45 для Ethernet. Внешний вид CPU представлен на рисунке 15, а его технические характеристики в таблице 10.

Рисунок 15 - Внешний вид ADAM8215-2BT01

Таблица 10 ? Технические данные

3. Схема электрических соединений

На схеме электрических соединений показаны линии связи между модулями контроллера. На схеме изображен ПЭВМ PPC-3120-RE9A (А18), который запитывается от напряжения в 24 В с преобразователя напряжния (А23). Вывод с интерфейса ПЭВМ поступает на модуль CPU контроллера ADAM8215-2BA01 (А20), связь производится через преобразователь интерфейсов NPort 5130 (А24), преобразователь запитывается от напряжения в 24 В.

В состав контроллера, который необходимо было выбрать, входят модули: универсальные модули аналогового входа ADAM 8231-1BD52 (А1-А9), универсальные модули аналогового выхода ADAM 8232-1BD50 (А10-А15), модуль дискретного входа ADAM 8221-1BF00 (А16), модуль дискретного выхода ADAM 8222-1BF00 (A17), для связи двух стоек используются ADAM8208-1DP01 (А21) и ADAM8253-1DP00 (А22), вся эта станция запитывается от источника тока ADAM 8207-1BA00 (А19) которая преобразует 220 В в 24 В. На выходах на датчики установленны блоки искрозащиты (В1-В59).

Заключение

Был разработан комплекс технических средств АСУТП на базе ПЛК ADAM-8000 с 9 входными сигналами 4...20 мА.

Так же, рассмотрены технические данные модулей ввода/выводы, исходя из технических данных на проектирование было подобрано необходимое количество модулей ввода/вывода, разработана схема подключения.

В ходе выполнения курсовой работы я приобрел знания об: метрологических характеристиках модулей связи с объектами (УСО), технических характеристиках компонентов комплекса технических средств АСУ ТП, структуре комплекса технических средств АСУ ТП, назначении компонентов комплекса технических средств АСУ ТП; так же овладел: методами и приёмами разработки проектно-компонуемых контроллеров, методами выбора компонентов комплекса технических средств АСУ ТП; уметь использовать: справочную и нормативную документацию по компонентам технических средств АСУ ТП; и приобрел навыки: принятия самостоятельных решений при разработке проектно-компонуемых контроллеров, выбора компонентов комплекса технических средств АСУ ТП.

Список использованных источников

1 Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов: СТП СМК 4.2.3-01-2011. - Введ. 2011-04-07. - Могилев. : Могилевск. гос. ун-т продовольствия, 2011.-- 43 с.

2 Advantech [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.advantech.ru. - Дата доступа 13.04.2019.

3 Moxa [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://moxa.pro. - Дата доступа 13.04.2019.

4 Distributed Control I/O System ADAM-8000 Series; Advantech - 22 с.

5 ADAM 8000 Distributed Control I/O System User's Manual; Advantech - 310 с.

Приложение

Таблица А.1 Перечень модулей контроллера и дополнительных элементов

Размещено на Allbest.ru