Диплом. Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов 6
 Скачать 373.69 Kb.
|
1.6 Выбор и обоснование технического обеспечения1.6.1 Контроллер регулирующий микропроцессорный РемиконтНазначение и основные свойства. Регулирующие микропроцессорные коннтроллеры Ремиконты – это устройства управления, выполненные на микропроцессорной элементной базе и специализированные для решения задач автоматического регулирования. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 являются дальнейшим развитием регулирующего микропроцессорного контроллера Ремиконта Р-100. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 являются многоцелевыми контроллерами общепромышленного назначения. Они предназначены для автоматического регулирования технологических процессов в энергетической, металлургической, химической и других отраслях промышленности. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 позволяют вести локальное, каскадное, супервизорное, программное, многосвязное, экстремальное регулирование, а также управление с переменной структурой. Они формируют ПИД – закон регулирования, выполняют разнообразные статические и динамические преобразования аналоговых сигналов, а также обрабатывают и формируют дискретные сигналы, выполняя основные операции управляющей логики. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 могут работать как на нижнем уровне распределенной АСУТП, связываясь со средствами верхнего уровня через канал цифровой последовательной связи, так и в качестве автономного изделия. В комплекте с Ремиконтами могут использоваться обычные датчики и исполнительные механизмы, которые подключаются к контроллерам с помощью индивидуальных кабельных связей. Сигналы, поступающие в Ремиконты, обрабатываются в цифровой форме. Ремиконты – это программируемые устройства, но для работы с ними не нужны программисты. Программировать и работать с Ремиконтами может эксплуатационный персонал, связанный с обслуживанием аналоговой аппаратуры и не знакомый с вычислительной техникой и методами математического программирования. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 поставляются с завода - изготовителя полностью готовыми к работе и программируются (настраиваются) на решение задач непосредственно на объекте с помощью клавишной панели. В процессе настройки наладчик назначает алгоритмы управления, конфигурацию управляющего контура, параметры статической и динамической настройки, а также устанавливает сигналы задания и режимы управления. Запрограммированные параметры сохраняются при отключении питания. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 имеют идентичные функциональные возможности, но различное число каналов ввода-вывода информации: Ремиконты Р-110, Р-112 рассчитаны на большое число входных-выходных сигналов, Ремиконты серии 120 – на среднее число сигналов. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 имеют следующие отличия: модель Р-110 – одиночный Ремиконт на большое (до 40 – 200) число входных-выходных сигналов, конструктивно выполнен в одном каркасе; модель Р-112 – дублированный Ремиконт на большое (до 40 – 200) число входных-выходных сигналов; конструктивно выполнен в двух каркасах; модель Р-120 – два одиночных Ремиконта на среднее (до 15 – 90) число входных-выходных сигналов, конструктивно выполнен в одном каркасе; модель Р-122 – дублированный Ремиконт на среднее (до 15 – 90) число входных-выходных сигналов, конструктивно выполнен в одном каркасе; Области применения. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 могут выполнять все алгоритмические задачи, которые решаются с помощью традиционных аналоговых приборов автоматического регулирования. Кроме того, они формируют программно-изменяющиеся во времени сигналы, содержат специальные средства для организации каскадного и супервизорного управления, а также выполняют операции управляющей логики. Ремиконты хорошо подходят для автоматизации нестационарных процессов, когда приходится решать достаточно сложные задачи управления с безударным включением и отключением отдельных контуров, автоматическим переключением управляющей структуры, автоматическим изменением параметров настройки и использованием тому подобных операций, связанных с адаптацией системы регулирования к изменяющейся динамике технологического процесса. Эти контроллеры особенно эффективны в тех случаях, когда заранее не ясно, какую схему регулирования предпочесть и имеется вероятность того, что после начального периода система будет изменяться и дополняться. Ремиконты позволяют легко справиться с такой ситуацией и непосредственно на объекте быстро и без каких-либо затрат скорректировать структуру управляющих контуров. Ремиконты могут также успешно использоваться, если система регулирования функционально проста, но многоканальна, например в системах многоканального ПИД – регулирования при числе каналов больше 4 – 6 (для Р-120, Р-122) или 10 – 12 (для Р-110, Р-112). Данные контроллеры целесообразно применять в распределенных АСУТП, когда необходимо организовать взаимодействие средств нижнего и верхнего уровня управления. Интерфейсные каналы, встроенные в эти модели Ремиконтов, позволяют реализовать такое взаимодействие по четырехпроводному кабелю (две витых пары). Наличие одиночных и дублированных моделей, а также моделей на большое и среднее число каналов ввода-вывода информации, позволяет на основе Ремиконтов Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 строить системы с различными требованиями к надежности и живучести, получая в каждом конкретном случае максимальный технико-экономический эффект. Ремиконт Р-110 используется в системах большого масштаба, предъявляющих умеренные требования к надежности и живучести. Ремиконт Р-112 используется в системах большого масштаба, предъявляющих умеренные требования к живучести, но повышенные требования к надежности. Ремиконт Р-120 используется в системах среднего масштаба, предъявляющих умеренные требования к надежности, а также в системах большого масштаба, предъявляющих умеренные требования к надежности, но повышенные требования к живучести. Ремиконт Р-122 используется в системах среднего масштаба, предъявляющих повышенные требования к надежности, а также в системах большого масштаба, предъявляющих повышенные требования как к надежности, так и к живучести. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 рассчитаны на следующие условия эксплуатации: Напряжение питания, В ...........................220 или 240Частота питающей сети, Гц .........................50 или 60 Потребляемая мощность, не более, ВА: Р-110 ................................................180 Р-112 ................................................360 Р-120 ................................................120 Р-122 ................................................240 Относительная влажность воздуха, % .....................< 80 Окружающая температура, °С ............................0 – 40 Помещение ........................Закрытое, взрывобезопасное Технические характеристики. Входы – выходы. Число входов: Аналоговых – до 64 (8 групп по 8 входов); Дискретных – до 63 (8 групп по 8 входов, каждый вход имеет три шины - общую, "цепь 1" и "цепь 2", всего – до 126 входов). Число выходов: Аналоговых – до 64 (8 групп по 8 выходов); Импульсных – до 64 (8 групп по 8 выходов, каждый выход имеет три шины - общую, шину "меньше" и шину больше"); Дискретных – до 63 (8 групп по 8 выходов, каждый выход имеет три шины - общую, "цепь 1" и "цепь 2", всего – до 126 входов). Входные и выходные аналоговые сигналы постоянного тока 0..5 мА, 0..20 мА, 4..20 мА, 0..10 В; Входные дискретные сигналы постоянного напряжения: логический нуль 0 ± 2.4 В; логическая единица ± (19.2..28.8) В. Выходные импульсные и дискретные сигналы в виде состояния контактов: логический нуль разомкнутое; логическая единица замкнутое; коммутирующая способность по напряжению до 48 В, по току до 0.2 А. Обработка сигналов. Число алгоблоков – до 64 (8 зон по 8 алгоблоков) Число алгоритмов управления – 45 Время цикла – 0.27; 0.51; 1.02; 2.04 с Дискретность установки сигнала задания – 0.1% Статическая точность стабилизации параметра (без учета погрешности датчика) ±0.15% Разрядность АЦП 11 плюс знак Разрядность ЦАП 10 плюс знак Время, в течение которого при отключении питания сохраняется запрограммированная информация, ч, не менее 360. Состав Ремиконтов. Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122 состоят из следующих элементов (рис. 9.): микропроцессорного вычислителя; устройств связи с объектом; устройств связи с оператором; шины внутриблочной интерфейсной связи; модуля интерфейсной связи; устройств питания и переключения. В состав микропроцессорного вычислителя входят следующие модули: процессор ПРЦ5; постоянное запоминающее устройство ПЗУ2; оперативное запоминающее устройство ОЗУ4.   Модуль ПРЦ5 обрабатывает информацию в соответствии с заданной программой. Процессор построен на базе микропроцессора серии К580. В модуле ПЗУ2 "зашито" программное обеспечение контроллера, включающее программу, организующую процесс вычислений, программу всех алгоритмов управления, программу обслуживания панели оператора и внешних устройств, программу тестирования и самодиагностики. В модуле ОЗУ4 хранятся параметры, которые может изменить оператор: информация о выбранных алгоритмах управления, об установленной конфигурации, коэффициентах, режимах, задании, времени цикла. В ОЗУ4 хранится также накапливающаяся информация, формирующаяся в процессе выполнения динамических алгоритмов. В моделях Р-110, Р-120 ОЗУ4 дублировано. Для сохранения запрограммированной и накапливающейся информации при отключении питания используется батарея сухих элементов. 1.6.2 Краткие характеристики других типов контроллеровОсновные характеристики Advant Controller 110 (ABB) приведены в таблице 5. Таблица 5. Основные характеристики Advant Controller 110.
Основные характеристики контроллера SLC 500 (Allen-Brodley) приведены в таблице 6. Таблица 6. Основные характеристики контроллера SLC 500.
Сравнительные характеристики контроллеров фирмы "Honewell" приведены в таблице 7. Таблица 7. Сравнительные характеристики контроллеров фирмы "Honewell"
Сравнительные характеристики контроллеров Simatic (продукция фирмы Siemens) приведены в таблице 8. Таблица 8. Сравнительные характеристики контроллеров Simatic.
1.6.3 Выбор контроллераСогласно описанных выше характеристик, Ремиконт идеально подходит для данного типа производства. Сейчас существует много контроллеров, превосходящих Ремиконт по всем критериям (это видно из приведенного выше краткого обзора), а в особенности – по быстродействию, однако для данного процесса даже у Р-112 с временем цикла 2 секунды есть запас. А стоимость его минимум в два раза ниже, чем у современных типов. Необходимо заметить, что любой из описанных выше контроллеров, пригоден для установки на данном объекте. Модель Р-112 зарекомендовала себя положительно в работе на других объектах. В описании завода изготовителя говорится о резервировании (в модели Р-112) как базового комплекта, так и проектно-компонуемого, что повышает надежность в работе. Однако автоматическое переключение на резервный модуль в рабочем состоянии производится только в базовом комплекте, а данные модули ломаются редко. Модули из проектно-компонуемого комплекта выходят из строя гораздо чаще, а ввод в работу резервного модуля можно осуществить только выведя контроллер из рабочего состояния, отключив его. Принимая во внимание удобную архитектуру контроллера, можно предположить, что так же просто будет сменить неисправный модуль на рабочий в Р-112, вытащив старый и вставив новый. 1.6.4 Частотный преобразователь VEB DDU – 380/390Преобразователи частоты предназначены для непрерывного регулирования скорости вращения электродвигателей трехфазного тока. В основном они состоят из сетевого преобразователя (выпрямителя), промежуточного контура постоянного тока, преобразователя для питания электродвигателей (инвертора) и коммутирующих устройств, а также из устройств управления, регулирования и защиты. Преобразователи частоты предусмотрены для работы в четырех квадрантах. За счет реверсирования напряжения промежуточного контура постоянного тока при сохранении направления тока в случае торможения возможна рекуперация электроэнергии. Предварительная установка заданных значений частоты или соответственно скорости вращения по выбору может осуществляться посредством системы цифрового задания (СЦЗ) или в виде постоянной уставки. Преобразователи частоты типа DDU380/390 складываются из трех шкафов, а именно из: информационного шкафа SI тиристорного шкафа ST шкафа IC-цепей На передней раме шкафа SI располагаются кассеты систем управления (GR 6110) и регулирования (GB 5600) преобразователя частоты и их источники питания, а на панели управления – защитные автоматы вспомогательных устройств и потенциометры-задатчики. В нижней части шкафа располагается главный ввод преобразователя частоты с силовым автоматом, трансформатор тока, коммутирующим реактором сетевого преобразователя и помехоподавляющими цепями. На поясе измерительных приборов располагаются амперметр, частотомер и красная лампочка для аварийной сигнализации. На передней двери размещены органы управления для включения и отключения преобразователя частоты, а также для подтверждения сигналов неисправности. В шкафу ST находятся сетевой преобразователь, состоящий из шести тиристорных блоков, и преобразователь для питания электродвигателей, состоящий из шести тиристорных и шести диодных блоков. На входе и выходе преобразователя частоты, а также в промежуточной цепи постоянного тока предусмотрены металлооксидные варисторы (МОВ) для ограничения напряжений. Кроме того, в шкафу ST имеется кассета для контроля за работой преобразователя. Шкаф SZ укомплектован двумя сглаживающими дросселями для промежуточного контура постоянного тока и коммутирующим устройством преобразователя для питания электродвигателей, состоящим из 6 дросселей и 24 конденсаторов. Коммутирующая емкость может быть согласована с электродвигателем посредством перемычек и болтовых клемм. Для отвода тепла потерь у каждого из трех шкафов предусмотрен крышечный вентилятор. Силовой контур ПЧ в основном состоит из ввода питания. Сетевого преобразователя, дросселя промежуточного контура и преобразователя для питания электродвигателей. Преобразователь частоты питается через располагающийся в шкафу SI силовой автомат и коммутирующий дроссель сетевого преобразователя. В качестве сетевого преобразователя (выпрямителя) применяется неавтономный (ведомый сетью) преобразователь по симметричной шестифазной мостовой схеме. Дроссель промежуточного контура служит для сглаживания тока и для гальванической развязки сетевого преобразователя и преобразователя для питания электродвигателей. Автономный инвертор (преобразователь для питания электродвигателей) формирует из зависимого от нагрузки выпрямленного тока промежуточного контура (за счет соответствующего тактирования) трехфазную систему с прямоугольными фазными токами. На напряжение электродвигателя, которое в зависимости от нагрузки формируется синусоидально, наложены пики напряжений, возникающие в следствие переключения тока на индуктивностях рассеяния. Инвертор работает по принципу пофазной коммутации, т.е. отпиранием тиристора следующей фазы автоматически прекращается протекание тока в фазе, которая до сих пор была токопроводящей. Для этого в шкафу SZ имеются коммутирующие конденсаторы, которые при отпирании последующего тиристора на выключаемый тиристор кратковременно подают напряжение в обратном направлении и способствуют мягкому переключению тока с одной фазы электродвигателя на другую. Диоды инвертора обеспечивают развязку коммутирующих конденсаторов и токоприемника. ПЧ рассчитаны на работу в четырех квадрантах характеристики, т.е. на торможение и приведение в движение в обоих направлениях вращения. Схемное решение силовой части ПЧ при работе электродвигателей в генераторном режиме допускает реверсирование направления энергии за счет реверсирования напряжения промежуточного звена при измененном направлении протекания тока. Сетевой преобразователь при этом переводится в инверторный режим и рекуперирует тормозную энергию электропривода в трехфазную питающую сеть. Благодаря преобразователю частоты электродвигатели могут за счет одновременного изменения напряжения и частоты работать со своим предельным крутящим моментом. При реверсировании задания они затормаживаются с номинальным моментом и снова разгоняются до заданной скорости вращения в обратном направлении за счет изменения последовательности отпирания преобразователя, питающего электродвигатели, при приблизительно нулевой скорости вращения, т.е. за счет изменения направления вращения магнитного поля. Параметры ПЧ: Вторичный 3-х фазный ток трансформатора (Iвтор) = 3 х 0,66 А Максимальное число оборотов электродвигателя (nmax) = 1000 об/мин Максимальная скорость привода (vmax) = 10,2 м/с Выходное напряжение интегратора XI10:B9 (Uвых) = 6,7 В
1.6.5 Краткие характеристики других типов частотных преобразователейОсновные характеристики Hitachi J300 – 150 HFE приведены в таблице 9. Таблица 9. Основные характеристики Hitachi J300 – 150 HFE.
Основные характеристики 1336VT – B020 (Allen - Brodley) приведены в таблице 10. Таблица 10. Основные характеристики 1336VT – B020.
Сравнительные характеристики ACS601 – 0020 – 3 "ABB" приведены в таблице 11. Таблица 11. Сравнительные характеристики ACS601 – 0020 – 3.
1.6.6 Выбор частотного преобразователяСравнительные характеристики ПЧ показывают, что частотный преобразовательVEB DDU –380/390 более подходит для данного типа производства. Некоторые ПЧ превосходят данный преобразователь частоты своими характеристиками, но надо исходить и из условий экономии. Т.к. частотные преобразователи предлагаемые для монтажа в промышленной котельной первоначально предназначались для СПЦ-2 ("Стан-350"). Эти установки были закуплены еще в 80-х годах, так, что с течением времени они устарели, в результате чего были закуплены новые. Поэтому, чтобы не тратить деньги на дорогостоящее оборудование предлагается установить ПЧ DDU 380/390 в промышленной котельной. Мощность ПЧ должна быть равна или больше мощности электродвигателя насосного агрегата, а напряжение частотного преобразователя должно соответствовать номинальному напряжению электродвигателя. В котельной используются дутьевые вентиляторы типа АИР – 355М8УР с электродвигателем мощностью 160 кВт и частотой оборотов 750 об/мин и дымососы типа АИР – 350М6 с электродвигателем мощностью 200 кВт и частотой оборотов 1000 об/мин. 1.6.7 Выбор ПЭВМ и адаптера связи1.6.7.1 Выбор ПЭВМНа данном этапе необходимо произвести выбор ПЭВМ, на которой будет установлено системное обеспечение, управляющее работой контроллера (см. пункт 1.8). При выборе необходимо учесть требования, предъявляемые самой системой. Рекомендуется выбрать в качестве ПЭВМ: IBM PC/AT 80486 DX4/66-100 /256 cache/ RAM 4Mb/ HDD 520 Mb IDE/ FDD 3,5/ EGA/VGA. По своим показателям ПЭВМ удовлетворяет требованиям системного обеспечения. Хотя данная модель персонального компьютера не является современной, она подходит для работы с данным системным и техническим обеспечением. А её стоимостные характеристики в три раза ниже, чем у современных персональных компьютеров. 1.6.7.2 Выбор адаптера связи ПЭВМ и контроллераСвязь ПЭВМ и контроллера осуществляется по интерфейсу ИРПС. Но так как система СКАТ-Х имеет возможность работать с несколькими контроллерами, то на COM-порт ПЭВМ необходимо поставить адаптер связи. Согласно требованиям системы СКАТ-Х, таковым является восьмиканальный адаптер последовательных портов. Он предназначен для организации связи IBM PC – совместимых персональных компьютеров с восемью устройствами, имеющими канал последовательного обмена "Интерфейс радиальный последовательный". Модуль, реализующий такой канал, есть в Ремиконте. Конструктивно АПП8 выполнен в соответствии со стандартом на платы расширения для персональных компьютеров IBM PC и устанавливается внутри системного блока персонального компьютера. Управление адаптером осуществляет компьютер. Адаптер позволяет выполнять двусторонний обмен данными между компьютером и оконечными устройствами. Каждый канал адаптера может быть установлен в один из трех режимов работы: прием, при котором данные принимаются в компьютер из оконечного устройства; передача, при которой данные передаются из компьютера в оконечное устройство; дуплексный режим. Скорость обмена устанавливается в зависимости от качества линии в пределах от 75 бит/с до 19200 бит/с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||