Для устанавливаемой модели горелки (BIC 100HB 550/585-(37)ER ф.Krom Schoder), поставщиком настоятельно рекомендуется автомат управления горелкой IFS110 iM-3/1/1T c управлением по шине Profibus.
Для привода газовых и воздушных заслонок, конструктивно подходят исполнительные механизмы модели GT50-60T20E c аналоговым управлением в форме 4-20 мА.
Выберем источники питания системы.
Источники питания шкафа и пульта управления [3]:
- источник питания 220V AC/24V DC, 10 А, ф. Siemens 1 шт;
- источник питания PS 307, 220V АС/24VВ DC, 5А, ф.Siemens 1 шт;
Источник питания 220V AC/24V DC, 10 А, ф. Siemens предназначен для подачи напряжения 24В на модули контроллера, блок – контакты автоматов и пускателей в шкафу.
Источник питания PS 307, 220V АС/24VВ DC, 5А, фирмы Siemens предназначен для питания процессорного модуля.
3.3 Разработка структурной схемы системы управления стендом
Укрупнённая структурная схема системы управления стендом сборки-разборки состоит из шкафа управления, пульта управления, устройств, которые они в себе содержат и устройств, подключаемых к ним.
В шкаф управления поступают сигналы:
a) входные дискретные сигналы:
- с датчика пламени 1шт;
- с системы контроля расхода газа 1 шт;
b) входные аналоговые сигналы:
- термопары 2 шт;
- датчики давления 6 шт.
c) выходные дискретные сигналы:
- сигналы на контакторы управления ЭД 2шт;
d) Выходные аналоговые сигналы:
- Исполнительные механизмы 5шт;
- Регистрирующий автомат 1 шт.
На пульт управления поступают:
a) входные дискретные сигналы:
- кнопка «Аварийный СТОП», 1шт;
- ключ – бирка, 1шт;
b) выходные дискретные сигналы:
- лампа «Авария» 1 шт;
- звуковой сигнал 1 шт.
3.4 Разработка функциональной схемы системы управления стендом
Система управления стендом сушки состоит из электрооборудования установленного на механизме, шкафа управления и панели управления. Система управления включает в свой состав электрооборудование указанное в табл. 3.2.
Таблица 3.2 – Состав электрооборудования системы управления
| Наименование | Кол. | |
| Двигатель вентилятора воздуховода, 5,5 кВт, 2800 об/мин 2шт. | 2 | |
| Запальный трансформатор TZI 7,5/100T, ф. Kromschroeder1шт. | 1 | |
| Исполнительный механизм GT50-60T20E Фирма . Kromschroeder5 шт. | 5 | |
| Клапан предохранительно-запорный электромагнитный газовый КПЭГ – 50П, Uпит. 220V AC51шт. | 1 | |
| Счетчик газа РГ-К-40, выходной сигнал 10 imp/m3 1 шт. | 1 | |
| Горелка газовая BIC100HB 550/585-(37)ER, комплектно с запальным и ионизационным электродами 1шт. | 1 | |
| Шкаф управления 25АМ1: | ||
| Выключатель автоматический 3VF32 11-0FU41-0AA0; 125А, Siemens 1 шт. | ||
| Выключатель автоматический 3RV10 31-4AB10, 16А, Siemens | 2 | |
| + блок сигнальных контактов 3RV19 21-1М, Siemens | 2 | |
| Лампа освещения шкафа PS 4139.180, Rittal | 1 | |
| Источник питания LOGO!Power, 230В/ 5В, 3А | 1 | |
| Источник питания SITOP Power, 400В/ 24В, 40А | 1 | |
| Контактор 3RT10 26-1AP00, 25А, Uупр. 230В AC, Siemens | 2 | |
| Ограничитель перенапряжения варисторный 3RT19 26-1BD00, 127-240B AC, Siemens1 шт. | 1 | |
| Ограничитель перенапряжения диодный 3RT19 16-1LM00, 24-70В DC, Siemens | 1 | |
| Обогреватель c вентилятором SK 3107.000 + SK 3108.000, 200 W, 230 V AC, Rittal | 1 | |
Управление работой стенда осуществляется с панели шкафа. На крышке шкафа будут размещены следующие органы управления и индикации:
- световой индикатор белый, «Напряжение подано», указывает на то, что на пульт управления подано напряжение 220В;
- ключ-бирка, с фиксацией, на 2 положения, «Ключ – бирка», без перевода данного ключа в рабочее положение оператор не может выполнять управление стендом;
- кнопка нажимная, красная, «Аварийный стоп», служит для аварийного останова работы стенда;
- световой индикатор красный, «Авария», указывает на то, что при работе стенда произошла авария;
- звуковое сигнальное устройство, «Звуковой сигнал», подача звукового сигнала указывает на то, что при работе стенда произошла авария;
- панель оператора OP210, служит для отображения и ввода технических параметров, для вывода аварийных сообщений и визуализации.
3.5 Выбор и обоснование комплекса регулирующих средств реализации АСУ процессом сушки
Согласно структуре АСУ информационным сигналом будет сигнал пропорциональный расходу воздуха. Технические средства автоматизации (ТСА) будут эксплуатироваться в специально подготовленном помещении где исключено влияние агрессивных сред резкого колебания температуры окружающей среды
- давление 110 кПа;
- температура +25°С;
- относительная влажность 80 %.
Контролируемая среда не электропроводна. Место установки датчика поддается влиянию окружающей среды в виде атмосферного воздуха с небольшим количеством примесей SO2, CO, CO2 с параметрами
температура от +5 до +50°С;
давление 100¸110 кПа;
влажность воздуха 80 %;
количество пыли 3 мг/м3.
Объект по степени пожароопасности относится к категории Г, согласно СНиП 2-2-80, по взрывоопасности помещения конвертерного цеха, согласно ПУЭ, относится к категории В-1а.
Расстояние между датчиком и вторичным прибором 50 м. Согласно метрологическому каталогу погрешность контроля параметров контролируемой среды не должна превышать 1,5%, запаздывание не должно превышать 1с [8].
Параметры контролируемой среды
- температура газа 50°С;
- температура воздуха 50°С;
- расход газа, не больше 30 м3/ч;
- расход воздуха, не больше 60 м3/ч;
- давление газа (избыточное) 4 кПа;
- давление воздуха (избыточное) 3 кПа.
Для регулирования соотношения газ-воздух необходимо измерить расход топлива (природный газ) и воздуха. Существует ряд устройств для измерения расхода, наиболее распространены из них – расходомеры переменного перепада давления, расходомеры постоянного перепада давления, электромагнитные и тахометрические расходомеры. Ротаметры – наиболее распространенная разновидность расходомеров постоянного перепада, Они используются для измерения малых расходов и требуют обязательной вертикальной установки, поэтому в данном случае они не подходят. Электромагнитные расходомеры используются для измерения расхода электропроводных жидкостей.
Тахометрические расходомеры – наиболее точные устройства измерения расхода. Но они имеют соответствующий недостаток – малый срок службы. Расход воздуха измеряется методом переменного перепада давления, который получил наибольшее распространение. Основное преимущество этого метода в сравнении с другими – возможность определения градуированной характеристики первичного преобразователя расчетным путем. Расходомеры переменного перепада давления применяют зависимость перепада давления на сужающем устройстве, который устанавливается внутри трубопровода, от расхода. Сужающее устройство выбирается, исходя из параметров контролируемой среды, в данном случае диафрагма с отводами для встраивания между фланцами, уплотняющие поверхности гладкие, DN 80,PN 6; W-NR. 1.0460, заказной номер 7ME1120‑1JA21-1AA0-Z, производства фирмы Siemens [9].
Сужающее устройство импульсными трубками связан с датчиком давления, который преобразует разницу давления в электрический унифицированный сигнал, пропорциональный расходу жидкости в трубопроводе. Передатчик давления будет эксплуатироваться при изменении температуры окружающей среды от 20 до 50ºС, относительной влажности 80%, класс точности прибора не должен быть ниже ±1,5%, транспортное запаздывание не более 1,5с, также устройство не должно быть чувствительным к вибрации. На основе перечисленных требований выбираем датчик дифференциального давления и расхода SITRANS P DS III PN 32/160, заказной номер 7MF4433, который применяется для измерения разности давлений и для измерения расхода. Технические данные SITRANS P DS III PN 32/160 приведены в табл. 3.3.
Таблица 3.3 – Технические данные SITRANS P DS III PN 32/160 [9]
| Наименование параметра | Параметр |
| Принцип измерения | пьезорезисторный |
| Нижний предел измерения | 30 mbar |
| Верхний предел измерения | 160 bar |
| Выходной сигнал | 4 - 20 mA |
| Нижнее ограничение выходного сигнала | 3,55 mA |
| Верхнее ограничение выходного сигнала | 23,0 mA |
| Погрешность | ≤0,5 % от максимального значения |
| Нагрузка | |
| без HART коммуникации | RB ≤ (UH -10.5 V) / 0,023 A, Ом UH: напряжение питания, В |
| с HART коммуникацией | RB = 230 до 500 Ом (HART commun.) RB = 230 до 1100 Ом (SIMATIC PDM) |
| Характеристика | Линейное повышение, линейное падение или квадратичное повышение |
| Ошибка измерения при квадратичной характеристике | |
| - расход > 50 % | > 0,1 % |
| - расход 25 - 50 % | > 0,2 % |
| Гистерезис | Входит в ошибку измерения |
| Запаздывание (без электрического демпфирования) | Приблизительно 0,2 с, |
| Температура окружающей среды | от -40 до +85 °C |
| Влияние изменения напряжения питания на погрешность | 0,005 % в 1 В |
| Температура хранения | -50 до +85 °C |
| Степень защиты (по EN 60 529) | IP 65 (взрывобезопасное исполнение) |
| Вес | Приблизительно 4,5 кг |
| Индикация и контроль | |
| Цифровой дисплей | Встроенный |
| Габариты | 350*261*153 мм |
| Электропитание | |
| Напряжение питания | постоянный ток от 10,5 до 45 В |
| допустимые колебания | Upp – 0,2 V (47 - 125 Гц) |
| Протокол | HART , версия 5.x |
| Требования ПК/ноутбука | Совместимый IBM основная память > 32 МБ жесткий диск > 70 МБ наличие интерфейса RS 232 VGA графика |
| Программное обеспечение для ПК/ноутбука | Windows 95 / 98 / NT 4.0 и SIMATIC PDM |
Расход газа и воздуха и содержание кислорода в отходящих газах – параметры, которые нужно контролировать и наблюдать непрерывно в процессе технологического цикла установки сушки промковша. Причем как на локальном так и на главном пультах управления.