Модернизация стенда сушки футеровок и разогрева погружных стаканов (стр. 8 из 16)
Так как в этом случае объект расположен на небольшой площади и сравнительно простой, то применяется одноуровневая централизованная структура управления. На основе структуры управления и с учетом требований к метрологическому обеспечению технического процесса составляет перечень параметров, подлежащих автоматическому регулированию, контролю и сигнализации.
Параметры, подлежащие регулированию на установке сушки промковша:
- температура в рабочем пространстве ;
- соотношение газ-воздух;
- давление в рабочем пространстве;
Параметры, подлежащие контролю:
- температура в рабочем пространстве ;
- соотношение газ-воздух;
- давление в рабочем пространстве;
- расход природного газа;
- давление газа и воздуха перед горелкой;
Параметры, отклонение которых от заданных норм должно сигнализироваться:
- авария горелки № 1;
- авария горелки № 2;
- авария горелки № 3;
- падение давление природного газа;
- неисправность вентилятора воздуховода;
- неисправность гидросистемы.
Также должна учитываться отсечка газа при падении давления газа или воздуха ниже допустимого.
Для составления структуры системы обратим внимание на контролируемые и управляемые параметры установки. Схема подачи газа и нагнетаемого воздуха изображена на рис. 3.1.
Рисунок 3.1 – Схема подачи газа и нагнетаемого воздуха к установке сушки промковша
На рисунке изображены все элементы контроля и исполнительные органы процесса сушки.
На газовой магистрали установлены:
- кран ручной;
- газовый фильтр и два датчика давления для контроля его засоренности;
- система контроля расход газа;
- заслонка, управляемая исполнительным механизмом;
- электронный и стрелочного типа датчики давления.
На магистрали подачи воздуха к горелке установлены:
- воздушный фильтр;
- заслонка, управляемая исполнительным механизмом;
- электронный и стрелочного типа датчики давления;
- кран (заслонка) ручной.
На магистрали подачи нагнетаемых газов (воздуха) установлены 3-и ветви подачи. Это сделано для реализации смещения пятна пламени горелки, благодаря чему, система позволяет избежать пережога поверхности под горелкой. Каждая ветвь имеет ручное и электронное независимое управление.
На крышке ковша установлены термопары для контроля температуры газов осуществляющих сушку, а также датчик оптического типа для контроля наличия пламени на горелке.
Система управления необходимая для автоматизации описанного процесса может быть построена на базе комплектов фирмы Siemens. В современных условиях развития рынка автоматизации, сложностей с приобретением и заменой модулей и блоков автоматики этой фирмы, нет. Имеется подробная документация о монтаже, наладке и выборе блоков. Кроме того, автоматика этой фирмы является предпочтительной на большинстве предприятий, так как соответствует уровню развития современной техники. Также существует программа обучения персонала программированию и эксплуатации этого оборудования. Этот фактор ликвидирует потребность в высокооплачиваемом представителе фирмы поставщика автоматики, в периоды пусконаладочных работ. Упрощенная структура системы автоматизации для данного процесса представлена на рис. 3.2.
Рисунок 3.2 – Структурная схема системы управления стендом
Для задания параметров сушки необходимо вводить точки графика, а более дешевая панель ОР7 не удобна для выполнения этой процедуры так как не способна представлять графическую информацию. Кроме того, открывается возможность визуализации самого процесса, что снижает вероятность ошибочных действий оператора и удовлетворяет пожелания заказчика системы. Ниже приведены достоинства панели оператора ОР270:
- высокая эффективность проектирования,
- имитация проекта на компьютере для проектирования (без ПЛК);
- удобное представление и легкое управление процессом с помощью пользовательского интерфейса, ориентированного на Windows;
- большой выбор готовых элементов изображения при проектировании;
- динамизация элементов изображения (напр., перемещение объектов);
- несложное и удобное обращение с рецептами и записями данных в изображениях для работы с рецептами и отображениями рецептов;
- архивирование сообщений, значений процесса и процессов регистрации входа в систему и выхода из нее;
- создание векторной графики с помощью программного обеспечения для проектирования SIMATIC ProTool CS без внешнего графического редактора;
- автоматическое переключение в режим загрузки;
- загрузкачерез MPI, PROFIBUS/DP, USB и Ethernet;
- последовательная загрузка;
- загрузка через TeleService;
- стандартные соединения с SIMATIC S5/DP, SIMATIC S7 и SIMATIC 505, а также с ПЛК других изготовителей.
За ходом выполнения программы и сигналами обратных связей получаемых с датчиков объекта, будет следить программируемый контроллер Simatic S7-300. Ресурсов производительности контроллера достаточно для построения непрерывной следящей системы.
3.2 Выбор и обоснование элементов системы управления
Задачей автоматизированной системы управления технологического процесса (АСУ ТП), является расширение и усовершенствование регулируемых объектов, и объединение независимых технологических процессов в единый комплекс с целью управления им на основе единых принципов. Целью автоматизации является обеспечение улучшения качества сушки футеровок, что сможет обеспечить качественную работу МНЛЗ в целом.
После создания автоматизированной системы управления значительно уменьшается число возможных нештатных ситуаций, а затраты на обслуживание при полном использовании оборудования должны поддерживаются на минимальном уровне.
Для реализации управления механизмами стенда необходимо выбрать центральный процессор [3]. Проведём анализ основных характеристик нескольких процессоров и выберем из них более подходящий для решения данной задачи. Технические характеристики процессоров представлены в табл. 3.1.
Для реализации управления механизмами стенда применим программируемый контроллер SIMATIC S7 CPU 315-2DP. CPU 315-2DP имеет более обширную встроенную память, встроенный интерфейс Profibus – DP, более расширенное количество блоков для программы. Кроме того, система будет оперировать с большим количеством аналоговых сигналов, что требует большого количества ресурсов.
Таблица 3.1 – Технические данные процессоров
| SIMATIC S7-300 | CPU312 | CPU314 | CPU315–2DP |
| Рабочая память:- встроенная, RAMЗагружаемая память:- микро карта памяти, Flash-EEPROM | 16 Кбайт До 4Мб | 48 Кбайт До 8Мб | 128 Кбайт До 8Мб |
| Минимальное время выполнения:- логических операций- операций со словами- арифм. операций с фикс. точкой- арифм. операций с плавающей точкойКоличество блоков на программу, не болееВарианты выполнения программы:- циклическое- по дате и времени- по задержке | 0,2мкс0,4мкс5,0мкс6,0мкс1024(DB,FC, FB)ОВ1ОВ10ОВ20 | 0,1мкс0,2мкс2,0мкс6,0мкс1024(DB,FC,FB)ОВ1ОВ10ОВ20 | 0,1мкс0,2мкс2,0мкс6,0мкс2048(DB,FC,FB)ОВ1ОВ10ОВ20 |
| - по прерываниям сторожевого таймера- по аппаратным прерываниям- по прерываниям сигнализирующим о достижении заданных состояний | ОВ35ОВ40– | ОВ35ОВ40– | ОВ35ОВ40ОВ55 |
Центральный процессор CPU 315-2DP является экономичным решением для создания систем управления средней сложности. Центральный процессор помещен в твердый пластиковый корпус. Все органы управления и индикация находятся на лицевой панели.
CPU 315-2DP – мощный центральный процессор, оснащенный встроенным интерфейсом PROFIBUS-DP и предназначенный для выполнения программ среднего и большого объема, способный обслуживать разветвленные системы ввода-вывода.
CPU 315-2DP характеризуется следующими показателями:
- Микропроцессор: около 100нс на выполнение логической инструкции с битами, 4мкс на выполнение арифметической операции с плавающей запятой.
- Запоминающее устройство: скоростное RAM емкостью 128Кбайт (примерно 43 K инструкций) для выполнения программы; микро карта памяти (до 8Мбайт), выполняющая функции загружаемой памяти и позволяющая сохранять все данные проекта, включая символьные переменные и комментарии к программе.
- Гибкое расширение: подключение до 32 модулей S7-300, (4-рядная конфигурация).
- Встроенный MPI интерфейс: позволяет устанавливать одновременно до 16 соединений с программируемыми контроллерами S7-300/400 или с программаторами, компьютерами, панелями оператора. Одно соединение зарезервировано для связи с программатором или панелью оператора. MPI может быть использован для построения простейшей сети с подключением до 16 центральных процессоров и поддержкой механизма передачи глобальных данных.
- Встроенный интерфейс ведущего/ ведомого устройства PROFIBUS DP с полной поддержкой функций PROFIBUS DP V1. Построение распределенных структур ввода-вывода. Единые процедуры обслуживания каналов локальной и распределенной систем ввода-вывода.
- Парольная защита: обеспечивает защиту программы от несанкционированного доступа.
- Диагностический буфер: используется для хранения 100 последних сообщений об отказах и прерываниях. Содержимое буфера используется для анализа причин, вызвавших остановку центрального процессора.
Необслуживаемая защита данных: при перебоях в питании все реманентные данные автоматически записываются центральным процессором в микро карту памяти. Модуль ввода дискретных сигналов предназначен для преобразования входных дискретных сигналов контроллера в его внутренние логические сигналы. К входам модуля могут подключаться контактные или бесконтактные датчики.