Автоматизированная система мониторинга расхода топлива (стр. 2 из 8)
Датчик представляет собой моноблочную конструкцию, объединяющую электронный преобразователь и ЧЭ. В зависимости от типа контролируемой среды и условий измерений могут применятся различные варианты исполнения датчика: конструкция, материал и длина ЧЭ, тип присоединительного элемента, наличие термовтулки.
Достоинства:
- Современная элементная база.
- Простота монтажа и эксплуатации.
Датчик устанавливается на резервуаре в резьбовое гнездо или на фланец и уплотняется прокладкой из соответствующего материала. Чувствительный элемент при этом должен располагаться вертикально. Допускается наклонное расположение чувствительного элемента при условии его дополнительного крепления. Расстояние между чувствительным элементом и стенкой резервуара должно быть таким, чтобы исключалась возможность зависания сыпучей контролируемой среды после опорожнения резервуара, а также соприкосновение чувствительного элемента со стенками или дном при движении среды. Практически расстояние 100-200 мм достаточно для всех случаев. Для исключения возможных механических повреждений чувствительного элемента за счет интенсивного движения жидкой контролируемой среды рекомендуется предусматривать закрепление чувствительного элемента через изоляторы или окружать его демпфирующим устройством в виде сетки, перфорированной трубы диаметром не менее 100 мм и т. п. Металлический резервуар должен иметь соединение с заземляющим контуром. У неметаллических резервуаров необходимо предусматривать дополнительный электрод в виде пластины, полосы, стержня и т. п., расположенный параллельно чувствительному элементу на расстоянии около 200 мм и соединенный с корпусом датчика. Варианты монтажа датчиков приведены на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Варианты монтажа датчиков
Датчики поставляются для различных задач с различными типами чувствительного элемента. Для измерения уровня топлива в цистерне танкера целесообразно использовать датчик со стержневым элементом.
Стержневой чувствительный элемент представляет собой две трубки разно диаметра, причём меньшая помещается внутри большей и крепится с помощью диэлектрических креплений. Длина чувствительного элемента составляет 5 метров. Для удобства перевозки и монтажа чувствительного элемента он выполнен в виде трёх секций, соединяющихся с помощью резьбовых соединений.
Перед непосредственным монтажом датчика в цистерну вваривается перфорированная труба диаметром 100мм. Датчик монтируется внутри этой трубы и закрепляется в верхней части резьбовым соединением.
Для исключения контакта нижнего конца датчика со стенкой трубы предусмотрена прокладка круглой формы, одевающаяся на нижний конец датчика, враспор [1,2].
Конструкция датчика уровня топлива приведена на рисунке 1.2.
1 – ЧЭ различных конструктивных исполнений, 2 – корпус с крышкой, 3 – электронный модуль, 8 – кабельный ввод, 9 – зажим заземления, L – рабочая длина чувствительного элемента датчика
Рисунок 1.2 - Конструкция датчика уровня топлива
Для обработки сигнала с датчика и передачи на вход контроллера необходимо использовать вторичный преобразователь.
1.3 Выбор и техническое описание вторичного преобразователя
Для определения уровня топлива используется емкостной датчик (например, Е 25ХИ) в комплекте со вторичным преобразователем ИСУ100И. Указанное оборудование имеет разрешение Ростехнадзора на применение и может использоваться на пожароопасных объектах (каковым является топливный бак).
Преобразователь ИСУ100И имеет релейные выходы для контроля крайних значений уровня (на схеме показана светодиодная индикация «Ёмкость полна» и «Ёмкость пуста»). Это позволяет капитану судна получать информацию о критических значениях уровня топлива даже при выходе из строя контроллера и/или компьютера.
Емкостной измеритель-сигнализатор уровня ИСУ100И в комплекте с датчиком уровня предназначен для непрерывного измерения уровня различных жидких (нефти, нефтепродуктов, воды, щелочей, кислот, масла, пищевых жидкостей и др.) и сыпучих (цемента, извести, песка, щебня, руды, шихты, угля, гранулированного порошка и др.) сред, а так же контроля двух заданных предельных уровней в резервуарах, танках, силосах и т.п. стационарных установках, в том числе в емкостях, находящихся под избыточным давлением.
Принцип действия измерителя-сигнализатора уровня основан на преобразовании программируемым микроконтроллером длительности частотного токового сигнала, поступающего от датчика уровня, в пропорциональный сигнал постоянного тока на выходе. Длительность входного сигнала зависит от электрической емкости чувствительного элемента датчика, которая, в свою очередь, определяется глубиной его погружения в контролируемую среду, т.е. положением ее уровня.
Вторичный преобразователь (рисунок 1.3) имеет различные исполнения по питанию:
- Измерители-сигнализаторы уровня ИСУ100АИ предназначены для питания от сети ~220 В, 50 Гц.
- Измерители-сигнализаторы уровня ИСУ100БИ предназначены для питания от сети +24 В.
1 – корпус, 2 – крышка, 3 – сигнализация питания, 4 – сигнализация режима работы, 5 – сигнализации достижения установленных предельных положений уровня, 6 – отображение текущего значения уровня в процентах, 7 – клавиатура, 8 – зажим заземления, 9, 10, 11 и 12 –кабельные вводы.
Рисунок 1.3 - Конструкция вторичного преобразователя датчика уровня топлива
В зависимости от типа контролируемой среды и условий измерений могут применятся различные варианты исполнения датчиков уровня: конструкция, материал и длина ЧЭ, тип присоединительного элемента, наличие термовтулки.
Основные функции:
- Преобразование входного сигнала датчика уровня в выходные сигналы: непрерывные токовые и дискретный (контакты реле).
- Отображение результатов измерений на цифровом индикаторе в относительных единицах измерения.
- Формирование выходного релейного сигнала и световой сигнализации для каждой из двух независимых предельных уставок уровня или объема, задаваемых пользователем.
- Автодиагностика и сигнализация отказов.
- Повышенная стабильность измерений.
- Прибор обеспечивает самодиагностику, выдачу аварийного сигнала на цифровой дисплей при неисправности линии связи с датчиком или самого датчика.
- Обеспечение взрывозащиты уровня “ia”
- Обеспечение высокой помехозащищенности информационного сигнала.
- Возможность калибровки с клавиатуры прибора.
Схема подключения емкостного датчика уровня к вторичному преобразователю приведена на рисунке 2.
Внешние цепи (линии связи, к датчику, выходных сигналов и питания) выполняются обычным (неэкранированным) кабелем. Линия связи трехпроводная длиной до 1000 м. При наличии электромагнитных помех в зоне прокладки кабеля желательно использовать экранированный кабель.
Рисунок 1.4 - Схема подключения датчика к вторичному преобразователю
1.4 Выбор и техническое описание промышленного контроллера
Контроллер «M90» (рис. 1.5) представляет собой микро «OPLC»[1]; компактный контроллер, содержащий полностью интегрированную панель управления. Это превосходное устройство для выполнения простых задач управления, как в домашнем хозяйстве, так и на производстве. «M90» включается в состав различных моделей, предлагающих разнообразные возможности, в том числе аналоговое управление, «CANbus» и порты расширения. Эти качества «M90» обеспечивают ему гибкость для контроля за временем и состоянием окружающей среды, в которой происходят технологические процессы.
Панель управления, показанная на рис. 1.3, представляет собой интерфейс оператора. На панели управления «M90» находятся жидкокристаллический текстовый дисплей и клавишная панель. ЖК экран может использоваться для вывода на него указаний, свойство, которое делает «M90» очень удобным в работе. Клавишную панель оператор использует для ввода информации в «M90» или для изменения каких- либо уже введенных ранее данных. Этот коммуникационный интерфейс между «M90» и оператором в данном справочнике именуется «HMI-интерфейсом», или человеко-машинным интерфейсом («Human Machine Interface»). Панель управления «M90» обладает еще одним дополнительным свойством, именуемым «Информационный режим». Информационный режим позволяет оператору просматривать некоторые типы системных данных, например, состояние входа или значения таймеров.
Техническое описание «M90»:
- Размеры: 96 x 96 x 64 мм.
- Установка: монтаж на панели или на шине «DIN».
- Источник питания: 24 В пост.тока.
- Часы реального времени («Real Time Clock»), с функциями изменения времени и даты. Часы реального времени поставляются со стандартным аккумулятором для обеспечения резервного питания в течение 7 лет. Серия «M90» предлагает цифровые и/или аналоговые входы/выходы в зависимости от конкретной модели «M90».
Панель управления предоставляет HMI-интерфейс. Она состоит из:
- ЖК экрана, который выводит одну 16-символьную текстовую строку.
- Клавишной панели с 15 герметизированными мембранными кнопками.
Серия «M90» предлагает два коммуникационных порта: «RS232» и «CANbus». Все модели оснащены портами «RS232». Отдельные модели «M90» имеют порты «CANbus». Последовательный порт «RS232» «M90» обеспечивает выполнение двух функций: n Загрузка программ с персонального компьютера. n Создание сетевой связи через соответствующий протокол связи.
Программные приложения ПЛК и экраны HMI-интерфейса создаются на персональном компьютере, используя для этого программное обеспечение «U90 Ladder», работающее в операционной системе Windows 95, 98 или NT 4.0. «M90» программируется при помощи «Ladder Logic». Программное приложение ПЛК – это программа, которая выполняется в «M90». Она позволяет «M90» реализовать свои функции управления.