Модули
ввода/вывода
Рис.5
Модуль ввода аналогового сигнала.
Модуль аналогового ввода Ai-NOR/RTD предназначен для
автоматического сканирования и преобразования сигналов от датчиков с
нормированным токовым выходом, и от термопреобразователей сопротивления в
цифровые данные с последующей записью их в двухпортовую память, доступную для
модуля CPU по шине расширения.
Полное обозначение модуля аналогового ввода
Ai-NOR/RTD-XXX-X:
Первые две буквы обозначают тип модуля: Ai -
аналоговый ввод.
Следующие буквы - тип входного сигнала: NOR -
нормированный аналоговый сигнал, RTD - термопреобразователь сопротивления).
Следующие три цифры определяют:
первая цифра - число и соотношение аналоговых
входов. Предусмотрено шесть вариантов соотношения нормированных входов и входов
от термопреобразователей сопротивления.
Ai-NOR/RTD-1X0 -20
нормированных входов, RDT входов – нет;
Ai-NOR/RTD-2XX - 16 нормированных входов, 2 входа
RTD;
Ai-NOR/RTD-3XX - 12 нормированных входов, 4 входа
RTD;
Ai-NOR/RTD-4XX - 8 нормированных входов, 6 входов
RTD;Ai-NOR/RTD-5XX - 4 нормированных входа, 8 входов RTD;
Ai-NOR/RTD-60X - отсутствуют нормированные входы, 10
входов RTD.
- вторая цифра - диапазон нормированного
токового или потенциаль-ного входного сигнала. Предусмотрено семь вариантов
нормированных сигналов.
Ai-NOR/RTD-X1X -диапазон входного сигнала -10 В¸10 В;
Ai-NOR/RTD-X2X -диапазон входного сигнала 0 В¸10 В;
Ai-NOR/RTD-X3X -диапазон входного сигнала -1 В¸1 В;
Ai-NOR/RTD-X4X -диапазон входного сигнала -100 мB¸100 мВ;
Ai-NOR/RTD-X5X -диапазон входного сигнала 0¸5 мA;
Ai-NOR/RTD-X6X -диапазон входного сигнала 0¸20 мA;
Ai-NOR/RTD-X7X -диапазон входного сигнала 4¸20 мA.
- третья цифра - тип термопреобразователя
сопротивления. Предусмот-рено подключение пяти типов термопреобразователей
сопротивления.
Ai-NOR/RTD-XX1 - термопреобразователь сопротивления -
медный типа ТСМ-50М, значение W100=1,428;
Ai-NOR/RTD-XX2 - термопреобразователь сопротивления -
медный типа ТСМ-100М, значение W100=1,428;
Ai-NOR/RTD-XX3 - термопреобразователь сопротивления -
платиновый типа ТСП-46П, значение W100=1,391;
Ai-NOR/RTD-XX4 - термопреобразователь сопротивления -
платиновый типа ТСП-50П, значение W100=1,391;
Ai-NOR/RTD-XX5 - термопреобразователь сопротивления -
платиновый типа ТСП-100П, значение W100=1,391.
Диапазон температур и
электрических сопротивлений термо-преобразователей приведены в табл.2.
Замыкающая шифр буква - тип
клеммного соединения (подключение кабеля): R - подключение справа, L -
подключение слева, F - подключение с фронта.
Таблица 2.
Тип термопреобразо-вателя сопротивления
|
Диапазон температур,
°С
|
Электрическое сопротивление, Ом
|
ТС - 50М
ТС-100М
ТС-46П
ТС-50П
ТС-100П
|
-50 ¸ 200
-50 ¸180
0 ¸650
-50 ¸450
-50 ¸450
|
39,24 ¸ 92,791
78,48 ¸ 177,026
50 ¸ 153,3
39,991 ¸133,353
79,983 ¸266,707
|
|
Подключение к модулю CPU.
Подключение к модулю CPU выполняется при
помощи гибкой шины расширения.
Максимальная длина шины расширения зависит от
типа применяемого модуля CPU и указывается в его техническом описании.
Распределение сигналов шины распределения по контактам и их назначение
приведено в техническом описании на модуль CPU.
Максимальное количество модулей аналогового
ввода, подключаемых к одному CPU определяется их потреблением от источника
питания, встроенного в CPU, но не должно превышать 8.
Для адресации аналогового модуля в адресном
пространстве модуля CPU, на задней панели аналогового модуля имеется
переключатель адреса. На каждом аналоговом модуле, подключенном к шине
расширения модуля CPU должен быть установлен индивидуальный адрес
переключателем. Разрешенная область установки адресов от 0 до 7 (по положению
переключателя).
Описание работы
модуля.
Модуль ввода аналоговых сигналов
Ai-NOR/RTD производит преобразование нормированных токовых сигналов и сигналов
термосопротивлений в цифровые данные.
Преобразование входных
аналоговых сигналов производится путем автоматического последовательного
сканирования (подключения) входных цепей к входу общего нормирующего усилителя.
Усиленный нормирующим усилителем входной сигнал (0¸10)В подается на высокостабильный преобразователь
“аналог – частота”, время преобразования которого составляет 20 мс или 40 мс и
устанавливается программно.
Преобразователь “аналог –
частота” линейно преобразует входное напряжение (0¸10)В в частоту (0¸250) кГц.
Выработанное преобразователем
количество импульсов за установленное время записывается в счетчик импульсов,
входящий в состав однокристальной ЭВМ аналогового модуля. Таким образом,
зафиксированное в счетчике цифровое значение является необработанным цифровым
значением аналогового входного сигнала.
Однокристальная ЭВМ модуля
производит обработку полученных цифровых значений:
- линеаризацию,
- компенсацию температурного дрейфа,
- смещения (если необходимо),
Необходимые данные для реализации вышеперечисленных
функций хранятся в электрически перезаписываемом ПЗУ модуля.
Обрабатываемые
цифровые значения аналоговых сигналов помещаются в двухпортовую память, доступную
для модуля CPU по шине расширения.
Обмен по шине расширения с
модулем CPU обеспечивается через двухпортовые ОЗУ по принципу “команда –
ответ”. Модуль CPU записывает в двухпортовое ОЗУ аналогового модуля код команды
передачи аналоговых данных и номер канала аналогового ввода.
Однокристальная ЭВМ аналогового
модуля считывает из двухпортового ОЗУ полученную команду, и, при условии полной
обработки запрошенного сигнала, помещает в двухпортовое ОЗУ код ответа.
При получении кода ответа модуль
CPU переписывает обработанное цифровое значение запрошенного аналогового канала
в свой буфер и переходит к запросу и вводу следующего канала.
После ввода последнего
аналогового канала модуль CPU запрашивает “статусный” регистр аналогового
модуля, в котором отображаются состояния внутренних устройств модуля, а также
исправность аналоговых датчиков, и только после этого переходит ко вводу
первого аналогового канала. “Статусный” регистр сохраняется в памяти модуля
CPU. Кроме того, в памяти CPU хранится содержимое EEPROM аналогового модуля,
которое переписывается однократно, при включении питания, а также регистр
“управления”, включающий ввод аналоговых данных. Все
данные, относящиеся к аналоговому модулю доступны для считывания программным
обеспечением верхнего уровня, например, программой “Справочник”
Модуль дискретного ввода – вывода.
Модуль дискретного ввода/вывода предназначен для
преобразования дискретных входных сигналов постоянного тока от внешних
устройств в цифровые данные и передачу их по шине расширения в процессорный
модуль (CPU), а также для преобразования цифровых данных, поступающих от процессорного
модуля, в бинарные сигналы, их усиления и вывод на выходные разъемы для
управления подключенным к ним устройствам.
Все входы и выходы гальванически развязаны с внешними
устройствами.
Основные технические характеристики.
Число
входов - 16
Число
выходов - 16
Тип
гальванической развязки:
- по входам - групповая; один общий провод
на каждые четыре входа
- и выходам - один общий
провод на каждые восемь входов
Параметры входов:
питание входных цепей - внешний
источник (24¸36)В,
- уровень логической единицы -
>15В
- уровень логического нуля -
<9В
Параметры
выходов:
- номинальный входной ток - 10
мА
- питание выходных цепей -
внешний источник (5¸40)В
- максимальный выходной ток - 0,2A
Напряжение
питания модуля - +5В
Ток
потребления - 150 мA
Наработка
на отказ - 100 000 час.
Рабочий
диапазон температуры - от -30С до +60С
Относительная
влажность окружающего воздуха - не более 95% при 35С
Степень
защиты от воздействия окружающей среды - IP-20.
Подключение дискретных датчиков и внешних устройств
Дискретные датчики и внешние устройства
подключаются к разъемам модуля Bi/o 16DC24 согласно рис.6. К
разъемам XD1 и XD2 подключаются внешние устройства У1-У16, к разъемам XD3 и XD4
дискретные датчики К1-К16.
Мощность источников U1 и U2 должна быть равной или
большей суммы мощностей нагрузок, подключаемых к ним, U3 - источник 220БП24 или
аналогичный с током нагрузки 700 мA.
Если не требуется гальванической развязки между
группами по восемь выходов, можно объединить провода - 24 В у источников U1-U2,
или использовать всего один источник питания при условии достаточности мощности
для питания всех внешних выходных устройств.
Рис.6. Подключение дискретных датчиков и
пускателей
исполнительных механизмов к модулю.
Пульт
оператора.
Пульт оператора ОР-04 (далее
пульт) предназначен для реализации человеко-машинного интерфейса (MMI) в
системах контроля и управления выполненных на базе контроллеров Микроконт-Р2 или иных, имеющих
свободно программируемый интерфейс RS232 или RS485.
Технические
характеристики
· Интерфейс связи - RS232
или RS485;
· Скорость связи - программируемая
из ряда:
300, 600,
1200, 2400, 4800, 9600,
28800,57600;
· Число строк ЖК индикатора - 2;
· Число знаков в строке - 20;
· Высота знака в строке - 9,66
мм;
· Цифровая клавиатура - 18
клавиш;
Степень защиты - IP56;
· Напряжение питания - +10¸30 В (нестабилиз.) ;
или
5 В (стабилиз.) ;
· Потребляемая мощность - не
более 2,0 Вт;
· Наработка на отказ - 100
000 час;
· Температура окружающей cреды - от -10° до +60°С;
· Средний срок службы - 10
лет;
Пульт состоит из:
- ЦПУ фирмы ATMEL
- ОЗУ объемом 32 кБайт
-
микросхемы интерфейса типа
ADM241 (DD2) или ADM485 для согласования уровня ТТЛ процессора с
интерфейсом RS232 или RS485 соответственно.
-
источника питания на базе
микросхемы LT1173-5.
-
регистра с SPI
интерфейсом для сканирования клавиатуры и управления LCD. ЦПУ
управляет обменом с внешними устройствами, сканирует клавиатуру и выводит
информацию на жидкокристаллический дисплей. Жидкокристаллический дисплей имеет
две строки по 20 символов. Подключаемая клавиатура имеет 24 клавиши: 6
скан-линий * 4 линии данных. При нажатии на любую клавишу формируется прерывание
INT0 на ЦПУ. ОР – 04 позволяет управлять LCD на базе контроллера HD44780
фирмы HITACHI. В ОР-04 использован 4-х битный интерфейс связи с LCD
модулем. ОР-04 сопрягается с внешним устройством посредством RS232
или RS485 интерфейса. В первом случае устанавливается
микросхема (ADM241), во втором – (ADM485).
В соответствие с
технологией работы парового котла и техническими данными системы автоматизации
Микроконт – Р2 принимаем к установке следующие модули:
модуль процессора CPU-320DS;
модуль дискретного ввода/вывода
- Bi/o16 DC24;
модуль аналогового ввода -
Ai-NOR/RTD 254;
Для обеспечения контроля за
работой котловых агрегатов контроллеры соединяем в локальную сеть по протоколу RS-485 на верхнем уровне которого
находится IBM совместимый компьютер, с
установленной Windows и программой СТАЛКЕР предназначенной
для сбора данных, контроля и управления системой автоматизации.
Системой сталкер обеспечивается:
Контроль несанкционированного доступа к управлению и информации станции;
Управление вводом/выводом данных полевого уровня, поступающих из локальной
сети;
Работа системы контроля и управления в реальном времени;
Преобразование сигналов полевого уровня в события точек контроля
системы;
Динамическая интеграция новых устройств во время эксплуатации системы;
Сигнализация неисправности локальной сети или устройств сбора данных и
фиксация недостоверности данных;
Возможность резервирования каналов связи и защиты от сбоев;
Возможность резервирования компьютеров;
Возможность подключения клиентов к рабочей станции посредством сети
EtherNet;
Обработка данных полевого уровня;
Динамическое управление (включение/выключение) обработкой данных;
Трансляция аппаратных значений полевого уровня, поступающих из
локальной сети, в физические значения точек контроля;
Контроль достоверности значений точек контроля;
Анализ уровня тревоги точек контроля;
Вычисления и анализ значений точек контроля по заданным алгоритмам
управления, обеспечивающим выполнение математических, логических, специальных
функций;
Регистрация;
Динамическое управление (включение/выключение) регистрацией;
Непрерывная регистрация последовательности событий всех точек контроля;
Непрерывная регистрация тенденций изменения средних значений
аналоговых данных в широких временных диапазонах;
Регистрация непредвиденных или планируемых ситуаций
для последующего анализа с использованием неравномерной шкалы времени;
Регистрация истории течения технологического процесса и долговременное
сохранение ее в архиве.
Графический интерфейс с пользователем
Оперативное представление процесса на детализированных рисунках, позволяющих
наблюдать и вмешиваться в протекающие процессы в реальном времени. Рисунки
размещаются на пультах и панелях, представляемых в виде стандартных окон
Windows. Управление окнами пультов и панелей (открытие, закрытие, работа с
меню, ввод текстов, перемещение и т.д.) осуществляется с использованием
стандартного интерфейса Windows
Пульт – графическая оконная форма, включаемая функциональной клавишей с
алфавитно-цифровой клавиатуры или графической клавишей с другого пульта или
панели
Панель – графическая оконная форма, принадлежащая по технологическому
или какому-либо другому признаку пульту и включаемая только графической клавишей
с пульта или другой панели (рис.8
Рис.8 Мнемоническая схема работы парового котла.
Представление тенденций изменения средних значений аналоговых данных
на панелях в виде гистограмм и графиков.
Представление на панелях списков событий и текущих состояний точек
контроля.
Сигнализация об отклонениях от нормального течения процесса
Печать данных системы и графических форм, отображаемых на пультах и
панелях
Поддержка существующих и проектирование новых графических панелей во
время эксплуатации системы.
4.
ДАТЧИКИ ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ
ПАРОВОГО КОТЛА.
Для измерения давления
топлива перед горелкой используются пружинные манометры со встроенным
преобразователем для дистанционной передачи показаний. Тоже самое используется
для измерения давления пара и воздуха в воздухопроводе.
Для измерения давления в
газопроводе в режиме проверки герметичности клапанов достаточно
электроконтактного манометра.
Для измерения разряжения
используется тягонапорометр со встроенным преобразователем.
Для измерения уровня воды в
верхнем барабане используем промышленный уровнемер с дифференциальным манометром
(рис.8).
Данная система работает
следующим образом. На чувствительный элемент дифманометра 1 воздействуют два
столба жидкости. Столб из сосуда постоянного уровня 3 подсоединен к плюсовой
камере дифманометра. Сосуд постоянного уровня соединен с паровым пространством
барабана котла. В нем все время происходит конденсация паров. Минусовая камера
дифманометра через тройник 5 присоединяется к сосуду переменного уровня 2. В
этом сосуде устанавливается уровень равный отметке уровня воды в барабане
котла. Дифманометр показывает разницу двух столбов жидкости. Но так как один
(плюсовой) столб имеет постоянный уровень, дифманометр показывает уровень воды
в барабане котла. Такое устройство позволяет показывающий прибор уровня
устанавливать на площадке обслуживающего оператора, которая находится ниже
барабана котла.
Для измерения
всех вышеперечисленных величин применим приборы измерения давления серии Сапфир-22,
в которых для преобразования силового воздействия
давления в электрический сигнал используется сапфировая мембрана с напыленными
кремниевыми резисторами.
Преобразователи
"Сапфир-22" имеют на выходе токовый сигнал 0-5 мА (0-20, 4-20 мА) при
сопротивлении нагрузки до 2,5 кОм (1 кОм), предельная погрешность приборов
0,25; 0,5 %, напряжение питания преобразователей 36 В. Приборы выпускают в
нескольких модификациях, предназначенных для измерения избыточного давления
(ДИ), вакуума (ДВ), избыточного давления и вакуума (ДИВ), абсолютного давления
(ДА), разности давлений (ДД), гидростатического давления (ДГ).
Основным
достоинством преобразователей "Сапфир-22" является использование небольших
деформаций чувствительных элементов, что повышает их надежность и стабильность
характеристик, а также обеспечивает виброустойчивость преобразователей. При
осуществлении тщательной температурной компенсации предельная погрешность приборов
может быть снижена до 0,1 %.
Для измерения
температуры мазута и отходящих газов берем термопреобразователи из числа
предлагаемых в комплекте с модулем ввода аналоговых сигналов (таб.2).
Для розжига и
контроля наличия пламени в топке котла применяем устройство контроля пламени Факел-3М-01
ЗЗУ.
Это устройство
предназначено для контроля наличия факела в топке котла и для дистанционного
розжига горелок с помощью запального устройства имеющего ионизационный датчик
собственного пламени.
Факел-3М-01 состоит
из сигнализатора, фотодатчика, запального устройства с ионизационным датчиком и
блока искрового розжига. Блок искрового розжига на выходе дает импульсное
напряжение до 25кВ, достаточное для поджога газа подаваемое в запальное устройство.
Для
обеспечения безопасности при возможном появлении природного или угарного газа
примем к установке систему автоматического контроля загазованности САКЗ – 3М.
Данная модульная система
автоматического контроля загазованности САКЗ-М предназначена для непрерывного автоматического контроля содержания
топливного углеводородного (CnHm; далее - природного) и
угарного (моноксида углерода CO) газов в воздухе помещений c выдачей световой и
звуковой сигнализации и перекрытием подачи газа в предаварийных ситуациях.
Область применения: обеспечение безопасной эксплуатации газовых котлов,
газонагревательных приборов и другой газоиспользующей аппаратуры в котельных,
газоперекачивающих станциях, производственных и бытовых помещениях.
Применение системы значительно повышает безопасность эксплуатации газового оборудования
и является необходимым в соответствии с предписывающими документами ГОСГОРТЕХНАДЗОРа.
5. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЗАЦИИ РАБОТЫ ПАРОВОГО КОТЛА.
Автоматизация работы
парового котла ведется по четырем параметрам: поддержание давления пара на
заданном уроне, поддержание соотношения газ-воздух, поддержание разряжения в
топке котла и уровня воды в барабане.
Регулирование
давления происходит за счет изменения подачи топлива в горелку. Технически это
выполняется изменением положения заслонки снабженной электроприводом. В
следствии этого происходит изменение давления топлива, которое регистрируется
манометром, силовое воздействие которого преобразуется в электрический сигнал и
поступает на вход модуля ввода аналоговых сигналов. Там этот сигнал
подвергается оцифровке и в виде кодовой комбинации поступает в модуль центрального
процессора и обрабатывается по заранее запрограммированному алгоритму. А так
как мы имеем требование поддержания соотношения газ-воздух в пределах 1,1 то
подается сигнал на на блок дискретного ввода-вывода на изменение положения шибера
воздуходувки, пока не будет достигнуто заданное соотношение.
Данное
соотношение давления газа и воздуха подбирается опытным путем во время пусконаладочных
работ.
Разряжение в
топке котла отслеживается самостоятельно и поддерживается
на уровне 5мм.рт.
столба.
Также
поддерживается уровень воды в барабане путем открытия или закрытия клапана
подпиточной воды.
Розжиг котла
происходит в следующем порядке:
- сперва
проветривается топка котла при включенном дымососе и воздуходувке, чтобы не
произошло взрыва газовоздушной смеси;
- потом при закрытых
клапане безопасности и клапане-отсекателе проводится контроль отсутствия
давления газа (датчик давления разомкнут) в течение 5 мин;
- открывается
клапан-отсекатель на время 2с;
- при закрытых
клапане-безопасности и клапане-отсекателе проводится контроль наличия
давления газа (датчик давления замкнут) в течение 5 мин;
- открывается
клапан безопасности на 5с;
- проводится
контроль отсутствия давления газа (датчик давления ра- зомкнут);
Также
данная система автоматизации обеспечивает прекращение подачи топлива при следующих
аварийных режимах:
при упуске воды;
при остановке дымососа;
при остановке воздуходувки;
при снижении давления в
топливопроводе;
при взрыве газа в топке котла;
при срабатывании датчика
загазованности;
при резком повышении давления пара.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Е. Б. Столпнер Справочное пособие для персонала газифицированных котельных.
Недра. 1979г.
2. В. А. Гольцман. Приборы контроля и автоматики тепловых процессов.
Высшая школа. 1976г.
3. И. С. Берсеньев. Автоматика отопительных котлов и
агрегатов. Стройиздат. 1972г.
4. http://www.syst.ru/index.htm
6.http://www.ump.mv.ru/f-3m.htm
Похожие работы на - Автоматизация парового котла ДКВР 20 - 13
|