Комплексно технических средств

Данный раздел посвящен описанию комплекса технических средств. Выбор технических средств автоматизации произведён исходя из технического задания на проектирование к разрабатываемой системе автоматизации. Предпочтение отдавалось российскому производителю фирмы ОВЕН. Данный производитель работает более 30 лет на рынке средств автоматизации, выпускает более 250 наименований продукции для создания АСУ ТП, имеет собственное производство с современным оснащением для серийного выпуска приборов, также имеется бесплатная техническая поддержка 24 × 7 [О].

Разработан плакат «комплекс технических средств», который приведён в приложении 1.

2.1. Нижний уровень

2.1.1. Датчики

В качестве датчика давления выберем ПД100И_ДИВ 0.5-187-0.5.1 модель c повышенной влагозащитой.

Датчики ОВЕН ПД100И модели представляют собой преобразователи давления с резьбовым присоединением к процессу и электроподключением с помощью гидрометрического кабеля. Данная модель имеет максимальную степень пылевлагозащиты IP68. Для связи сенсора с атмосферой в кабеле присутствует капилляр.

Преобразователи данной модели применяются в помещениях с высокой влажностью, агрессивными парами, разъедающими контакты стандартных электроразъёмов, на оборудовании, подвергаемом мойке под давлением и на трубопроводах в затапливаемых колодцах.

Основные характеристики:

 - Унифицированный сигнал постоянного тока 4...20 мА.

- Верхний предел измеряемого давления (ВПИ) 0.5 МПа.

- Перегрузочная способность не менее 200 % ВПИ.

- Основная приведенная погрешность – 0.5 % ВПИ.

- Степень пылевлагозащиты защиты конструкции датчика – IP68.

 

В качестве датчика температуры выберем ОВЕН ДТС034- Pt 100.В3.25/1. G 1/4.

Датчик предназначен для температурных измерений твердых, жидких и газообразных сред, неагрессивных к защитной арматуре и материалу чувствительного элемента (ЧЭ) датчика. Кабельный вывод обеспечивает удобство и быстроту монтажа, но ограничивает верхний предел измеряемых температур – до и 250 °С (ДТС с платиновым ЧЭ).

Чувствительный элемент Pt100.

Датчик имеет трехпроводную схему подключения.

Показатели надежности термосопротивлений ДТС при соблюдении условий эксплуатации (вероятность безотказной работы) в диапазоне температур от -50 до +250 °С – не менее 0.95 за 40 000 ч; в диапазоне температур от -60 °С до -50 °С – не менее 0.95 за 15 000 ч.

Все термопреобразователи сопротивления ОВЕН имеют сертификат средств измерений и проходят первичную поверку на заводе-изготовителе [O].

В качестве датчика уровня выберем ОВЕН ПДУ-И.250.

Поплавковые датчики уровня ОВЕН ПДУ-И предназначены для непрерывного преобразования уровня жидкости в унифицированный аналоговый выходной сигнал 4..20 мА. Датчики используются в составе систем контроля уровня жидкости в различных резервуарах (а также в чистых естественных водоемах), в том числе, под давлением. Арматура датчика изготавливается из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и AISI 316L.

Основные характеристики:

Диапазон преобразования уровня в токовый сигнал до 250 мм.

Дискретность преобразования: 5 мм.

Температура измеряемой среды: – 60…+ 125 °C.

Давление: от вакуума до до 2 МПа

Плотность рабочей среды: ≥ 0,65 г/см3.

Срок службы – 10 лет.

Самая низкая цена в сегменте подобной продукции.

В качестве датчика положения выберем PS 2-08 M 33-2 B 11- K.

Индуктивные датчики PS2 являются усовершенствованным аналогом датчиков ВБ2 и предназначены для бесконтактного обнаружения и подсчета различных объектов, находящихся в зоне их чувствительности. В отличие от емкостных датчиков, индуктивные датчики реагируют только на металлы и не чувствительны к остальным материалам, что повышает их защищенность от помех. Например, введение в зону чувствительности датчика рук оператора, эмульсии, воды, смазки и других неметаллических предметов не приведет к ложному срабатыванию.

Увеличенное расстояние срабатывания. Невозможность вывода из строя датчика при неверном подключении. Подключение кабелем с лужеными выводами. Устойчивость к помехам, создаваемым частотными приводами.

Объектами воздействия на индуктивные датчики являются только металлические, магнитные, ферро-магнитные материалы и аморфные металлы. Индуктивные датчики наиболее эффективно использовать в качестве конечных выключателей в транспортной отрасли, металлургии, промышленной автоматике, а также в машиностроении и станкостроении.

Наиболее широко индуктивные датчики применяются в системах, где необходимы:

- контроль работы автоматических линий и конвейеров;

- контроль положения металлических объектов в пространстве;

- контроль вращения валов и шестерен.

Принцип действия индуктивных бесконтактных датчиков основан на изменении параметров магнитного поля катушки индуктивности, в зону которой попадает металлический объект. При подаче питания перед активной зоной датчика, представляющей собой катушку индуктивности, возникает магнитное поле, которое является зоной чувствительности датчика. При внесении в эту зону металлического объекта изменяются параметры поля катушки и состояние выхода датчика.

Основные характеристики:

- цилиндрический корпус с метрической резьбой 8 мм;

- длина 35 мм;

- расстояние срабатывания 2мм;

- монтаж заподлицо;

- схема подключения 3-х проводная, замыкающая, PNP;

- напряжение питания 10..30 В.

Датчик напряжения дискретный ДНД-1 ПМКЕ.426474.001ТУ.

 Датчик напряжения дискретный ДНД-1 предназначен для контроля наличия напряжения в сетях постоянного и переменного трехфазного или однофазного тока напряжением 380/220 В.

Датчик используется в системах автоматизации технологических процессов совместно с контроллерами.

Технические данные:

Диапазон контролируемого напряжения 170–660 В;

Входной ток не более 2 мА;

Время срабатывания не более 0.5 с;

Нагрузочная способность транзисторного ключа выхода     24 В, 10 мА;

Температура окружающего воздуха от +5 до + 50°С;

Степень защиты корпуса IP31 по ГОСТ 14254;

Способ присоединения внешних проводов сечением до 1 мм² под винт;

Срок службы не менее 10 лет.

Корпус датчика пластмассовый. Контролируемое напряжение (трехфазное или однофазное) через ограничивающие резисторы поступает на три последовательно включенных оптотранзистора. При наличии напряжения все три оптотранзистора открыты, дискретный вход контроллера замкнут. При отсутствии напряжения, хотя бы на одной из фаз, оптотранзистор данной фазы закрыт, дискретный вход контроллера разомкнут. Для контроля однофазного напряжения необходимо три фазные клеммы датчика соединить между собой перемычками.

Датчик размещается в щите и крепится на DIN-рейку шириной 35 мм.

Пространственное положение датчика любое.

Окружающая среда не должна содержать агрессивных паров, газов, аэросмесей и быть взрывоопасной.

2.1.2. Исполнительные механизмы

Для коммутации напряжения ТЕНа будем использовать твёрдотельное реле MD-1044.ZD3.

MD-1044.ZD3 однофазные компактные твердотельные реле для коммутации слаботочной нагрузки.

Твердотельные реле KIPPRIBOR серии MD-1044.ZD3 являются наиболее бюджетный решением для коммутации маломощной резистивной и слабоиндуктивной нагрузки среди всего многообразия ТТР, представленных сегодня на рынке.

Широкий диапазон управляющего сигнала 3…32 VDC. Тип нагрузки и рекомендуемый предельный ток коммутации: слаботочная резистивная нагрузка от 4 до 12 А (в зависимости от модификации). Диапазон коммутируемого напряжения 24…440 VAC. Коммутация при переходе напряжения через «ноль» снижает коммутационные помехи. Высокое значение пикового напряжения 900 VAC (9 класс). Подходят для коммутации как однофазной, так и трехфазной нагрузки. Позволяют коммутировать трехфазную нагрузку с любой схемой включения

Оптимально подходят для коммутации цепей управления в системах ПИД- и ON/OFF-регулирования, управляемых приборами типа ТРМ500, ТРМ101, ТРМ210 или контроллерами ОВЕН ПЛК.

Совместно с приборами ОВЕН ТРМ12, ТРМ212, ТРМ148 и т.п. успешно применяются в котельной автоматике для управления исполнительными механизмами типа МЭО и электроприводами KIPVALVE DCL-05…DCL-20 и т.п.

Для коммутации напряжения питания клапанов будем использовать промежуточное реле SR-203.D с монтажной колодкой PYF-011BE/3.24DC.24DC.

Промежуточные реле KIPPRIBOR серии SR предназначены для коммутации постоянного/переменного напряжения в цепях управления и сигнализации. Оптимально подходят для организации релейных логических схем, а также развязки и согласования управляющих выходов приборов (терморегуляторов ТРМ, контроллеров ПЛК, датчиков с дискретными выходами и т.д.) с коммутируемой ими нагрузкой.

Основным достоинством промежуточных реле серии SR является оптимальное сочетание эксплуатационных параметров, таких как миниатюрность корпуса и высокая коммутационная способность контактов. Ширина реле серии SR, установленного в монтажную колодку PYF-011 не превышает 6.3 мм, а коммутационная способность контактов при этом составляет 6 А (по AC-1). Такое сочетание эксплуатационных параметров позволяет заменить промежуточными реле KIPPRIBOR серии SR большинство общепромышленных реле и реле в компактном корпусе, значительно сэкономив при этом пространство для монтажа.

Конструкция промежуточных реле серии SR позволяет осуществлять их на DIN-рейку при помощи монтажной колодки с винтовыми клеммами PYF-011BE/3.24DC.24DC для реле SR-203.D.

Ультракомпактные размеры реле и колодки позволяют экономить монтажное пространство в шкафу. Взаимозаменяемость реле SR с аналогичными реле импортных производителей (Schneider Electric: серия RSL1GB; Finder: серия 34.51; Phoenix Contact: серия REL-MR). Универсальный монтаж на ДИН-рейку и печатную плату расширяет сферы применения реле серии SR. Модуль индикации и защиты, встроенный в колодки PYF-011 избавляет от необходимости приобретать данные аксессуары за дополнительную плату.

В качестве автоматические системы противоаварийной защиты (ПАЗ) будем использовать капиллярный термостат WYF320AN.

Диапазон температур срабатывания 50-320°C. Количество контактов –3. Длина капиллярной трубки – 1000 мм. Длина щупа: 160 мм. Длина штока: 22.6 мм. Расстояние между отверстиями креплений – 27 мм.

Электромагнитные клапана.

Все электромагнитные клапана были выбраны фирмы Bürkert типа 2610 Материал уплотнения PTFE, для работы в среде содержащей фтор. Клапаны нормально-закрытые с рабочим напряжением 230В.

Компания Bürkert была основана в Германии в 1946 году. Предприятия на сегодняшний день является мировым лидером в области систем управления текучими средами, предлагая все, от отдельных клапанов до высокотехнологичных датчиков, все производимое с высочайшим качеством и применяемое в государственных учреждениях. Компания Bürkert – один из лидирующих мировых производителей оборудования для измерения, управления и регулирования жидкостей и газов [5].

Технические данные:

- Клапан прямого действия нормально закрытый;

- Материал корпуса латунь с седлом из нержавеющей стали 1.4581;

- Корпус из нержавеющей стали и седло из нержавеющей стали 1.4581;

- Материал уплотнения ПТФЭ;

- Температура среды от -200 до +180° C;

- Рабочее напряжение 24/220-230 В;

- Потребляемая мощность 4 Вт;

- Диапазон рабочих давлений 0-10 бар;

- Диаметре условного прохода 6 мм.

Вакуумный насос

В качестве насоса будем использовать G&M Tech 15RND. Он имее следующие особенности:

- Безмасляный режим и подшипники с постоянной смазкой

- Оборудован термозащитой.

- Целые детали изготовлены методом литья под давлением.

- Полностью безмасляный и легкий вес

- Низкий уровень шума и вибрации, герметичность

- Отличается долгим сроком службы и простотой обслуживания

Применение в концентраторах кислорода, медицине, стоматологии, пищевая промышленность.

Характеристики: 2-х поршневой, расход 15 л/мин, максимальное создаваемое разрежение 600 мл. рт. ст., 4-х полюсный мотор, 60 Вт, вес 2.2 кг.

2.2. Верхний уровень

Верхний уровень - уровень человеко-машинный интерфейс и АРМ инженера по ремонту и обслуживанию медицинской техники.

На этом уровне задействован человек, т. е. оператор. Он осуществляет локальный контроль технологического оборудования через так называемый человеко-машинный интерфейс (HMI -Human Machine Interface). К нему относится дисплей (панель оператора) встроенная в ПЛК. Кроме того на дисплей выводятся основные ошибки, в том числе следующие:

Err1 – низкий уровень воды в резервуаре Е1 (цикл работы прерывается);

Err2 – нагреватель перегрелся (цикл работы прерывается);

Err3 – дверца открыта (цикл работы прерывается)

Err4 – отклонение температуры в камере от заданной во время стерилизации на более чем на ±4 °C (цикл работы прерывается);

Err5 – время наполнения камеры водой превышает 5 мин.

Предусмотрена индикация текущего режима работы автоклава на диодной панели ПЛК. Принята следующая индикация диодов:

Диод К1 – стадия заполнения камеры водой;

Диод К2 – стадия нагрева;

Диод К3 – стадия стерилизации;

Диод К4 – стадия «вентиляции» (сброса пара с камеры);

Диод К5 – стадия высушивания и завершения цикла с подачей воздуха.

2.2.1. Автоматизированное рабочее место

Инженеру по ремонту и обслуживанию медицинской техники предоставлено автоматизированное рабочее место (АРМ) на базе ноутбука. Инженер в интерактивном режиме получает данные об основных параметрах аппарата. Программное обеспечение подсказывает оператору возможные действия, высвечивая на экране соответствующие предупреждения. В аварийных ситуациях оператор может взять управление на себя и ликвидировать аварию в ручном режиме. Система позволяет управлять клапанами, насосом и ТЕНом в ручном или автоматическом режиме, совершать диагностику и тестирование объекта. Также на АРМ идёт запись протокола выполнения цикла программы с данными с датчиков. Предусмотрена возможность, калибровки и настройки датчиков, а также выбора единиц измерения, фильтрации данных, масштабирования шкал измерения. Предусмотрена функция печати протоколов и журналов с АРМ оператора, через принтер. На АРМ оператора предусмотрена защита информации и разные уровни доступа. Также программное обеспечение позволяет перепрограммировать режимы работы автоклава.