Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7

Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7 широко используются в системах автоматизации пищевых производств, в том числе и в нашей области. Удобство и надежность конструкции, простота монтажа и эксплуатации, высокая производительность, мощные коммуникационные возможности, способность поддерживать обмен данными через Интернет, PROFIBUS, Industrial Ethernet и MPI делают технические устройства данной серии незаменимыми при решении задач автоматизации разных уровней сложности. А большой выбор модулей контроллеров Siemens SIMATIC S7 позволяет максимально адаптировать любую аппаратуру для решения любой производственной задачи.

а) SIMATIC S7-200

Данный микроконтроллер применяется для управления и регулирования приборов в небольших системах автоматизации. Область использования контроллеров Siemens SIMATIC S7-200 весьма велика: они могут решать как простейшие задачи автоматизации (заменяя устаревшие контакторы или реле), так и задачи комплексной автоматизации.

б) SIMATIC S7-300

Модульный контроллер стандартного исполнения для работы в нормальных промышленных условиях. Используется для создания систем автоматизации средней степени сложности. Системы на основе этого типа контроллера могут обслуживать от 16 до 65536 дискретных входов/выходов.

SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности.

Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в различных областях промышленного производства.

Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров.

Состав

Контроллеры SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию и могут включать в свой состав:

–  Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающихся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д.

– Модули блоков питания (PS), обеспечивающие возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230В или от источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110В.

– Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.

– Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface или организации связи по PtP (point to point) интерфейсу.

– Функциональные модули (FM), способные самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов. Функциональные модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять возложенные на них функции даже в случае отказа центрального процессора ПЛК.

– Интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения к базовому блоку (стойка с CPU) стоек расширения ввода-вывода. Контроллеры SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением.

 в) SIMATIC S 7-400

Это универсальный модульный контроллер, который применяется в системах автоматизации средней и высокой степени сложности. Самый мощный из программируемых контроллеров семейства SIMATIC – может обслуживать до 131072 дискретных входов/выходов. Обладает высокой устойчивостью к вибрационным и ударным нагрузкам, отвечая самым жестким промышленным стандартам. Кроме того, установку или замену модулей Siemens SIMATIC S7-400 можно производить без отключения питания (так называемая «горячая замена»).

Выбор датчиков

В настоящее  время  на производстве  в основном  применяются   аналоговые датчики  с выходным унифицированным токовым сигналом на выходе 4 ¸ 20 мА.

Преимущества стандарта 4 ¸ 20 мА перед другими способами подключения датчиков: двухпроводная схема подключения; не требуется калибровка датчика на контроллере; высокая степень защиты от наводок с силовых кабелей; контроль короткого замыкания и обрыва цепи. Датчик подключается напрямую к контроллеру, если контроллер имеет встроенный блок питания аналоговых датчиков или через внешний блок питания.

Для вновь проектируемых производств целесообразно применение «интеллектуальных датчиков» с HART протоколом. Для действующих реконструируемых  и модернизируемых производств целесообразно планировать переход на «интеллектуальные датчики».

Интеллектуальный датчик – это электронное устройство, основанное на объединении чувствительных элементов, схем преобразования сигналов и средств микропроцессорной техники. Такого рода датчики обладают способностью автоматической адаптации к источнику сигнала и изменяющимся условиям окружающей среды, а также способностью контролировать свои функции и корректировать ошибки измерений.

    Каталог датчиков

          Датчики давления

    При выборе датчиков следует учитывать величину измеряемого давления (различают абсолютное, избыточное и давление разрежения), а также агрессивность измеряемых сред.

1.  Датчик давления Метран - 55 предназначен для измерения давления жидкости (в том числе агрессивных сред), пара, газа. Выпускают:

а) датчик для измерения избыточного давления – Метран - 55 - ДИ (Метран-55-Ех-ДИ – взрывозащищенное исполнение). Верхний предел измерений: 0,1 МПа ÷ 100 МПа;

б) датчик для измерения давления разрежения – Метран - 55 - ДВ (Метран-55-Ех-ДВ – взрывозащищенное исполнение). Пределы измерений:
0,1 МПа ÷ 0,06 МПа;

в) датчик для измерения абсолютного давления – Метран-55-ДА (Метран-55-Ех-ДА – взрывозащищенное исполнение). Верхний предел измерений:
0,6 МПа ÷ 16Мпа;

2. Датчик давления Метран - 150 предназначен для измерения давления жидкости, пара, газа. Имеет взрывозащищенное исполнение. Выпускают:

а) датчик для измерения избыточного давления – Метран - 150 CG (фланцевое исполнение), Метран-150 CGR (копланарное исполнение), верхний предел измерений: 0,025 кПа ÷ 10 МПа. Датчик для измерения избыточного давления – Метран - 150 ТG (рис. 28, а), Метран-150 ТGR (штуцерное исполнение), верхний предел измерений: 3,2 кПа ÷ 60 МПа;

б) датчик для измерения абсолютного давления – Метран - 150 ТА (штуцерное исполнение), верхний предел измерений: 3,2 кПа ÷ 25 МПа, Метран-150 ТАR (штуцерное исполнение), верхний предел измерений: 1,6 МПа ÷ 68 МПа.

 

 

                   а)                                                            б)

Рис. 28. Датчики фирмы Метран:

а – датчик давления Метран - 150 TG; б – датчик уровня Метран - 150 L

Датчики уровня

 При измерении необходимо учитывать агрессивность измеряемых сред, диапазон измерения и погрешность приборов.

1.  Датчик для измерения гидростатического давления (уровня) жидкостей – Метран-150 – L (рис. 28, б). Имеет взрывозащищенное ис­полнение. Пределы измерений: 0,4 ÷ 25 м, Р_доп = 0,4 МПа. Измеряемая среда: нейтральные и агрессивные жидкости.

2. Преобразователь уровня – буйковый электрический УБ-ЭМ-1(простое исполнение), УБ-ЭМ-1-Ех (взрывозащищенное исполнение). Пределы измерений: 0,25 ÷ 10 м. Температура измеряемой среды -50 ÷ 450 °С, плотность среды 400 ÷ 2000кг /м³, допустимая основная погрешность ±0,24,  ± 0,5%.

3.  Радарный уровнемер для бесконтактного измерения уровня жидких, вязких, пастообразных и сыпучих сред – УЛМ-31 (простое исполнение), УЛМ-11 (взрывозащищенное исполнение). Пределы измерений: 0,6 ÷ 30 м.

4. Сигнализатор уровня РОС-101 предназначен для контроля уровня электропроводных и неэлектропроводных жидких, твердых (сыпучих) сред. Обеспечивает сигнализацию «наличия» или «отсутствия» контролируемой среды на установленном уровне. Имеет взрывозащищенное исполнение. Температура измеряемой среды до 100⁰С; рабочее давление до 2,5 МПа. Выходной сигнал дискретный.

Датчики массы (веса)

Тензодатчики фирмы «Тензо-М» с аналоговым выходом 4 ÷ 20 мА выпускаются балочного типа, мембранного, типа платформа. Область применения тензодатчиков балочного типа и типа платформа – платформенные весы, бункерные весы, взвешивание емкостей. Область применения тензодатчиков сжатия мембранного типа – для взвешивания емкостей, баков.

Т2 – тензодатчик балочного типа из нержавеющей стали, диапазон нагрузки

20-200кг;

Т4 – тензодатчик балочного типа из нержавеющей стали, диапазон нагрузки

30-1000кг;

Т70А – тензодатчик датчик типа платформа, алюминиевый, верхний предел измерения 15, 30, 60, 100, 150кг;

Т100А – тензодатчик датчик типа платформа, алюминиевый, верхний предел измерения 100, 150, 60, 300, 600кг;

М50 – тензодатчик сжатия мембранного типа из нержавейки, верхний предел измерения 0.5, 1, 2, 3, 5тонн;

Тензодатчики фирмы «Тензо-М» выпускаются в комплекте с силопередающим устройством.

 

Датчики расхода

 При выборе датчиков расхода необходимо учитывать характеристику измеряемой среды (агрессивность, температуру и т.д.) и трубопровода (диаметр условного прохода, наибольшее давление). Для учета суммарных значений расхода на линию применяют счетчики-расходомеры.

1. Датчик для измерения перепада давлений (расхода) – Метран-150 СD (фланцевое исполнение), Метран-150 CDR (копланарное исполнение). Имеет взрывозащищенное исполнение. Пределы измерений 0,025 кПа ÷ 10 МПа. Измеряемая среда: газ, жидкость, пар. Работает в комплекте с диафрагмой камерной стандартной – ДКС-Р_у -d_у, где Р_у – условное давление в МПа, d_у – условный диаметр трубопровода (50 ÷ 500 мм); либо с диафрагмой фланцевой камерной – ДФК-Р_у -d_у, где Р_у – условное давление в МПа, d_у – условный диаметр трубопровода (20 ÷ 40 мм); либо с диафрагмой бескамерной стандартной – ДБС-Р_у -d_у, где Р_у – условное давление в МПа, d_у – условный диаметр трубопровода (300 ÷ 1000 мм).

 2. Расходомер кориолисовый Метран – 360 предназначен для измерения массового и объемного расхода (либо суммарного значения расхода) газа, жидкостей (в том числе агрессивных), эмульсий, суспензий, тяжелых и высоковязких сред. Диапазон измерений расхода 87 ¸ 43550 л/ч, наибольшее давление в трубопроводе 15,8 МПа. 

3.  Расходомер переменного перепада давлений Метран-350 с использованием  осредняющей  напорной  трубки  OHT  Annubar  предназначен  для  измерения  расхода  жидкости,  газа,  пара.  Температура измеряемой среды  от минус 184 °С до  677 °С, избыточное давление в трубопроводе до 25 МПа, условный диаметр трубопровода 12,5 ÷ 2400 мм. 

 4. Расходомер-счетчик электромагнитный «ВЗЛЕТ ЭР» предназначен для измерения объемного расхода (до 3056 м³/ч) электропроводящих жидкостей (наименьшая удельная проводимость рабочей жидкости 5∙10^-4См/м) в том числе для горячей и холодной воды; d_у  от 10 до 300мм, наибольшее давление в трубопроводе 2,5МПа. 

Датчики температуры

Для измерения температуры применяются датчики как с унифицированным токовым сигналом на выходе, так и без него. В случае применения датчиков без унифицированного токового сигнала на выходе в составе МПК необходимо предусматривать модули ввода сигналов низкого уровня, расшифровывающие сигналы с термопар и термометров сопротивления (рис. 29).