Разработка и описание принципиальной электрической схемы АСР температуры воздуха в воздухонагревателе

Принципиальные электрические схемы в проектах автоматизации служат для изображения взаимной электрической связ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

и аппаратов и устройств, действия которых обеспечивают решение задач автоматического контроля, регулирования шпации и управления технологическим процессом. Эти схемы являются важными проектными материалами, которые используют не только при проектировании, но и в процессе наладки и эксплуатации технологической установки.

По форме исполнения различают совмещенные (свернуты) и развернутые принципиальные электрические схемы.

На совмещенных электрических схемах приборы и аппараты изображают в собранном виде, то есть все изображения элементов, входящих в комплект аппарата (катушки, электромагниты, контакты, выключатели и др.), размещают внутри условного изображения прибора с маркировкой выходных зажимов согласно заводской инструкции или данным каталога. Эти схемы применяют для изображения принципа действия регулирующих устройств, информационных или вычислительных управляющих машин и др.

На развернутых принципиальных электрических схемах изображения приборов и аппаратов расчленяют на составные элементы, которые соединяют друг с другом, в результате чего образуются отдельные электрические цепи. Схема в целом состоит из ряда электрических цепей, расположенных горизонтально или вертикально: желательно электрические цепи располагать в соответствии с последовательностью действий отдельных элементов во времени.

При разработке принципиальных электрических схем проекта автоматизации применяют условные графические обозначения. Принципиальная электрическая схема АСР температуры воздуха в воздухонагревателе выполнена развернутым способом изображения на листе 2 графической части курсового проекта.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Процессор БИ, используя хранящиеся в энергонезависимой памяти параметры расходомерного узла, вычисляет значения текущего расхода Q, суммар­ного объема перенесенной жидкости V, времени наработки Т.

Для вычисления суммарного времени наработки расходомера и суммарного объема процессором используются формируемые коррелятором опорные им­пульсы с периодом следования 0,5 с.

Вычисленные значения времени наработки и суммарного объема с перио­дичностью 1 раз в минуту записываются в энергонезависимую память (переза­писываемое постоянное запоминающее устройство) для сохранения в случае от­ключения питания расходомера. При возобновлении питания расходомера даль­нейшие расчеты времени наработки расходомера и суммарного объема продол­жаются от последних записанных в энергонезависимую память значений.

В составе БИ находится блок питания, который обеспечивает необходимыми питающими напряжениями остальные блоки.

Для питания БПО формируется двуполярное напряжение ±10 В, а для пита­ния БЦИ -однополярное +10 В:

Для передачи информации в цифровом виде используется интерфейс RS485, при помощи которого происходит передача всех измеренных величин, а также служебной информации во внешнюю сеть RS485, либо для индикации в БЦИ (поз. 2 ~ 3),

Процессор БЦИ посылает БИ по интерфейсу RS485 соответствующий запрос и получает обратно информацию о текущем значении расхода в м³/ч, объема в м³ времени наработки в часах или t_взт микросекундах. Полученная информация при нажатии кнопок «Объем» и «Наработка» на передней панели БЦИ отображается в визуальном виде на девятиразрядном цифровом индикаторе.

Процессор БЦИ формирует данные для цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), который служит для формирования одного из четырех стандартных ана­логовых сигналов: ток (0-5) мА; (4-20) мА; (0-20) мА или напряжение (0-5) В.

Индикация состояния ПУ и сигнальных трасс производится при помощи двух светодиодов, размещенных на лицевой панели БЦИ.

Выходной токовый сигнал 4-20 мА с выхода ЦАП блока цифровой индика­ции (БЦИ), пропорциональный расходу охлаждающей воды, поступает в программируемый контроллер Modicon TSX Quantum(поз.1).

Модуль центрального процессорного устройства (ЦПУ) программируемого контроллера серии Modicon TSX Quantumзанимает одно установочное место и включает системную память, память прикладных программ и порты связи. Вся память встроена, поэтому для конфигурации не требуются дополнительные мик­росхемы или платы. Светодиодные индикаторы облегчают устранение неисправ­ностей, отображая состояние самого ЦПУ, а также портов связи. ЦПУ контролле­ра Quantumиспользует технологию перезаписываемой постоянной памяти (flash) для хранения данных в системной памяти и хранения набора инструкций. Совре­менная технология перезаписываемой постоянной памяти позволяет проводить модернизацию, загружая программу через порт Modicon Modbus Plus(вместо за­мены микросхемы электрически программируемого ПЗУ или платы) при появле­нии новых возможностей или обновлений. Для хранения прикладных программ в ЦПУ используется ОЗУ с резервной подпиткой от батарей. Батарея расположена в пере

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

дней части модуля и доступна для обслуживания во время работы контрол­лера. Для защиты прикладных программ от случайных изменений на передней панели ЦПУ имеется скользящий переключатель "Защита памяти". Положение этого переключателя отображается на светодиодном индикаторе. На ЦПУ стан­дартно устанавливаются порты связи с поддержкой сетевых протоколов Modbusи Modbus Plus. Светодиодные индикаторы связи имеются на других интерфейсных модулях. Для использования в приложениях, интенсивно использующих матема­тические расчеты, на некоторых модулях установлен аппаратный математический

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

сопроцессор. Использование этого устройства значительно снижает время выпол­нения программ PCFL (библиотека функций управления процессами), "Редактор управлений", а также программ на языках МЭК Conceprt, что позволяет повысить производительность алгоритмов и математических вычислений. Для снижения вероятности случайной записи программистом данных из контроллера-источника на контроллер-приемник имеется возможность защиты от записи. Программны­ми средствами, через сеть, можно определить область памяти "разрешенную" для доступа и получения данных через сеть. Обратной стороной этой функции явля­ется то, что все области памяти, не разрешенные для доступа из сети, недоступ­ны.

Источники питания Quantumо обеспечивают работу системы в промышленных условиях, снабжая питание панели Quantumи защищая систему от электрических помех и колебаний номинального напряжения. Таким образом, контроллер с по­мощью определенных модулей и специальных программ ведет сбор и обработку аналоговых выходных сигналов датчиков для контроля непрерывных процессов и при необходимости управления ими. Заданное значение расхода воды в кристаллизатор осуществляется от видеотерминала и при отклонении расхо­да от заданного значения через блок управления БРУ-42 (поз. 1-1) и пускатель ПБР-ЗА осуществляется бесконтактное управление исполнительным механизмом типа МЭО 100/63-0,63У (поз 2-9)

Блок ручного управления БРУ-42 (поз. 2-1) предназначен для коммутации ин­формационных и управляющих цепей и имеет двустороннюю связь с комплектом контроля и регулирования Modicon.

БРУ-42 позволяет осуществить два режима управления - ручной и автомати­ческий. Блок содержит стрелочный указатель РА1, осуществляющий индикацию аналоговых сигналов.

БРУ-42 содержит реле с магнитной блокировкой, которое выполняет функции переключателя на два положения.

 

Кнопки ручного управления позволяют переключать контакты реле в положе­ния режимов управления: «Ручной» и «Автоматический».

Первая группа контактов кнопок «[>>3 и «<3]» («больше» и «меньше») слу­жит для управления исполнительными устройствами. Вторая группа контактов кнопок «[>>3 и «<3]» выведены на выходную колодку и служат для коммутации внешних цепей.

Индикаторы единичные «ручной» и «автоматический» режимы через неподвижный контакт группы. К 1.1 в реле К1 попеременно связаны с плюсом внутренне­го источника питания и служат для индикации режимов управления.

Индикаторы единичные «больше» и «меньше» служат для индикации им­пульсных выходных сигналов регулирующих устройств. Входным сигналом пус­кателя типа ПБР - ЗА (позиция 2-8) является напряжение отрицательной полярности, подаваемое относительно контакта 8 на вход «М» (кон­такт 7) или вход «Б» (контакт 9). Обозначение «М» (меньше) или»Б» (больше) приняты условно.

Для осуществления управления пускателем с помощью ключей в пускателе имеется источник напряжения, положительный потенциал которого выведен на клемму 8, отрицательный - на клемму 10.

С помощью ключей контакт 10 подключается ко входу «М» или «Б».

В исходном состоянии (входные сигналы отсутствуют) напряжение на эмиттере транзистора VT5 меньше, напряжения включения за счет малой величины сопротивления резисторов R7, R20, уменьшающих на­пряжение на эмиттере через положительный вывод выпрямительного моста VD8.

В связи с этим транзисторы VT1 и VT2 закрыты, управляющих импульсов на трансформаторах Т1/2 и ТV3 нет. Триаки VS1 - VS4 закрыты. Напряжение на выходе отсутствует.

Изм.Изм.

ЛисЛист

№ докум.№докум.

ПодПодпись

ДатаДата

ЛисЛист

Триаки силовой цепи служат для подачи напряжения на электродвига­тель.

Изм.Изм.

ЛисЛист

№ докум.№докум.

ПодПодпись

ДатаДата

ЛисЛист

Конденсатор С7 и резисторы R8, R9 предназначены для улучшения ус­ловий коммутации триаков. Варисторы RV1 -RV4 защищают триаки от пе­ренапряжения и обязательны при управлении механизмами с синхронными редукторными двигателями.

Пускатель защищен от одновременного отпирания всех триаков, вы­званного подачей напряжения на оба входа, или быстрым реверсом напряже­ния управления.

Пускатель ПБР-ЗА содержит схему защиты электродвигателя от пере­грузки. Схема защиты обеспечивает отключение электродвигателя механиз­ма при выходе выходного органа механизма за упор либо при заклинивании его в промежуточном положении.

Входной сигнал схемы защиты - ток электродвигателя.

Выходное напряжение трансформаторов TV4 и TV5 тока через выпря­мительный мост VD16, резистор R22 подается на конденсатор СП. Если конденсатор зарядится до напряжения отпирания транзистора VT5, транзи­стор откроется, уменьшит потенциал эмиттера транзистора VT2, VT4 (при практически постоянном напряжения на базе этого транзистора).

Транзистор VT4 откроется и зашунтирует цепь питания эмиттера тран­зистора VT3, формирование импульсов прекратится.

В таком положении схема остается до снятия входного напряжения со входа пускателя.

Пускатель рассчитан на подключение электродвигателей различной мощно­сти, поэтому предусмотрено изменение тока срабатывания защиты изменением положения движка потенциометра R29 расположенного на передней панели пускателя.

Для защиты пускателей от коротких замыканий рекомендуется подавать на­пряжение на клеммы 1-2-3 пускателя через предохранители ПК45 5А.

Управляющий сигнал с выхода ПБР-ЗА поступает в схему управления ис­полнительного механизма типа МЭО.

Механизм состоит из следующих основных частей: редуктора, электродви­гателя, блока датчиков, блока конденсаторов, электромагнитного тормоза, шту­церного ввода и упоров.

Принцип работы механизма заключается в преобразовании электрического сигнала, поступающего от пускателя во вращательное перемещение выходного вала.

Редуктор механизма состоит из корпуса, нескольких цилиндрических пря­мозубых ступеней и устройства ручного управления поворотом выходного ва­ла. Наличие планетарной ступени в редукторе механизма позволяет использо­вать ручной привод независимо от включения или выключения электроприво­да.

В исполнительном механизме применяется блок сигнализации положений токовый типа БСПТ-10, который предназначен для преобразования положения выходного вала механизма в пропорциональный электрический сигнал и сигна­лизации или блокирования в крайних или промежуточных положениях выход­ного вала (регулирующего органа).

В состав блока входит блок питания БП-10 и блок датчика БД-10. Выходной сигнал блока

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4-20 мА. Основными конструктивными элементами являются четыре микровыключателя SQ1-SQ4, которые срабатывают в конечных положе­ниях выходного вала механизма. Выходной сигнал 4-20 мА блока БД-10, про­порциональный положению выходного вала исполнительного механизма, по­ступает на контроллер и на указатель положения РА1, встроенный в блок руч­ного управления БРУ-42, на экране дисплея контроллера отображается положе­ние регулирующего клапана подачи воды в кристаллизатор МНЛ3,

Исполнительный механизм перемещает регулирующий клапан до тех пор, пока расход воды не станет равным заданному значению.

Схема пускателя ПБР состоит из схемы управления бесконтактными ключами, силовой схемы, коммутирующей напряжение пи­тания механизма, и источника питания для дистанционного управления пускателем.
В схеме управления резисторы R1, R2 задают входное сопротивление пускателя при малом уровне входного сигнала. Резистор R3 ограничива­ет бросок входного тока при подаче сигнала управления на вход пуска­теля. Конденсаторы C1, C2 и диоды V2, V3 сглаживают пульсацию уп­равляющего сигнала. Транзистор V8, резисторы R4, R5 и выпрямитель­ный мост V9 исключают включение блокинг-генераторов при подаче сиг­нала управления на оба входа.
Стабилитроны V6, V7 предназначены для защиты транзистора V8 от пробоя при перегрузке пускателя по входному сигналу.

Изм.Изм.

ЛисЛист

№ докум.№докум.

ПодПодпись

ДатаДата

ЛисЛист

Блокинг - генераторы, формирующие импульсы управления триаками, состоят из транзисторов V15 - V17 [V15, V16], диодов V12 - V14 [V10 - V13], V18 - V20 [V18, V19], трансформаторов Т1 – Т3 [T1, Т2], конденсаторов С4 - С6 [C4, С3], резисторов R8 - R16.
В силовой схеме триаки V21 - V23 [V21, V22] коммутируют напряже­ние, от которого осуществляется электрическое питание механизма, а конденсаторы С7 - С9 [С8, С9] и резисторы R17 - R19 [R18, R19] улучшают условия коммутации. Дроссели L1 - L3 [L1, L2] ограничивают величину ударного тока при аварийных перегрузках триаков.
Источник питания цепи дистанционного управления состоит из транс­форматора Т4 и выпрямительного моста В1. Вывод источника с отрица­тельным потенциалом соединен с клеммой 10 (выход "Д"), а с положи­тельным - с клеммой 8 (выход "Ср").
Входной сигнал управления пускателем - постоянное напряжение (24±6) В - подается на клеммы 8-7 или 8-9. На клемму 8 (вход "Ср") подается положительный потенциал, на клеммы 7 (вход "М") или 9 (вход "Б") – отрицательный потенциал сигнала управления. Обозначения "М" (меньше) и "Б" (больше) приняты условно.
В исходном состоянии (входные сигналы отсутствуют) напряжения питания на схеме управления нет, триаки закрыты.
При подаче управляющего сигнала на клеммы 8-7 (8-9) заряжа­ются конденсаторы C1 (C2) и С3.
Напряжение с конденсатора С3 через выпрямительный мост V9 по­дается на вход эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе V8.
Напряжение с выхода эмиттерного повторителя подается на блокинг-генераторы, выполненные на транзисторах V15 (V16), V17 [V15 (V16)] и трансформаторах T1 (T2), Т3 [T1 (T2)]. Блокинг-генераторы форми­руют импульсы, отпирающие триаки V22, V21 и V23 [V22 (V21)]. Пи­тающее напряжение с клеммы 1 через открытые триаки V23, V22 (V21) [V22 (V21)] подается на выход пускателя клемму 3 (5).

 

 

 

Змн.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Стр.

КП.АТП 15.02.07.17 ПЗ

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Введение

В современной экономике любого государства промышленность выступает главным и решающим звеном. Она является ведущей отраслью народного хозяйства. Промышленность производит все виды машин и оборудования, значительную часть сырья и материалов, предметов культурно-бытового назначения и хозяйственного обихода, продуктов питания.

Она позволяет вооружать и перевооружать новой техникой все отрасли народного хозяйства, решать задачи по усилению интенсификации общественного производства. Развиваясь, промышленность постоянно воспроизводит средства производства не только для собственных нужд, но и для других отраслей народного хозяйства. От уровня и масштабов ее развития зависит успешный рост всей экономики государства, повышение благосостояния граждан и дальнейшее укрепление обороноспособности.

Значение промышленности в развитии экономики любого государства заключается в том, что:
- в промышленности производится основная часть валового общественного продукта;

- ей принадлежит ведущая роль в наращивании накоплении, которое является важным условием дальнейшего подъема материального и культурного уровня граждан;

- в этой отрасли народного хозяйства создается наибольшая часть национального дохода государства;