Модернизация стенда сушки футеровок и разогрева погружных стаканов (стр. 9 из 16)
На их лицевых панелях модулей расположены:
- зеленые светодиоды, индицирующие состояние входных цепей;
- красный светодиод индикации отказов и ошибок;
- разъем для установки фронтального соединителя, закрытый защитной крышкой;
- паз на защитной крышке для установки этикетки с маркировкой внешних цепей.
В данной системе управления используются дискретные устройства (датчик горения пламени, фильтры, бесконтактные выключатели и др.), сигналы которых должны быть обработаны контроллером. В данном случае модуль будет выбран по количеству входов, так как остальные характеристики модулей этой серии одинаковы. Для преобразования дискретных сигналов в логические сигналы контроллера применим один модуль ввода дискретных сигналов SM321 DI 16×24B [3]. Модуль SM321 DI 16x24В показан на рис. 3.3.
Технические характеристики SM321 DI 16x24V (6ES7321-1CH00-0AA0):
- габариты 40×125×117мм;
- масса 0,26кг
- количество входов 16;
- номинальное значение напряжения 24 V;
- длина кабеля не более 600м;
- потребляемая мощность 1,5 Вт.
Рисунок 3.3 - Схема цифрового модуля ввода SM321 DI 32x24В
Модули вывода дискретных сигналов предназначены для преобразования внутренних логических сигналов контроллера в его выходные дискретные сигналы. К выходам модулей могут подключаться исполнительные устройства или их коммутационные аппараты. На их лицевых панелях модулей расположены:
- зеленые светодиоды, индицирующие состояние выходных цепей;
- красный светодиод индикации отказов и ошибок;
- разъем для установки фронтального соединителя, закрытый защитной крышкой;
- паз на защитной крышке для установки этикетки с маркировкой внешних цепей.
Выберем для вывода дискретных сигналов модуль вывода дискретных сигналов SM322 8×24В/2А [3]. SM322 8×24В/2А представлен на рис. 3.4.
Технические характеристики модуля SM322 8х24В/2А (6ES7322-1BF01-0AA0):
- габариты 40×125×117мм;
- масса 0,26кг;
- количество выходов 8;
- длина кабеля 600м;
- номинальное значение напряжения питания 24V;
- подключение дискретного входа возможно;
- потребляемая мощность 10 Вт.
Рисунок 3.4 - Схема цифрового модуля вывода SM322 8х24В/2А
Далее произведём выбор аналогового входного модуля. Модули ввода аналоговых сигналов предназначены для аналого-цифрового преобразования входных аналоговых сигналов контроллера и формирования цифровых величин, используемых центральным процессором в процессе выполнения программы. К входам модулей могут подключаться датчики с унифицированными выходными электрическими сигналами напряжения или силы тока, термопары, термометры сопротивления.
Каждая пара входных каналов модулей может быть настроена на свой вид входного сигнала. Выбор вида входного сигнала (сила тока, напряжение, термо-ЭДС или сопротивление) производится аппаратно установкой кодового элемента в одно из четырех возможных положений. Выбор диапазона измерений каждого входа производится программно из среды Hardware Configuration STEP 7. Кодовые элементы устанавливаются в разъемы, расположенные в боковой стенке сигнального модуля. Кодовые элементы входит в комплект поставки каждого из перечисленных модулей ввода аналоговых сигналов.
В других аналоговых модулях выбор вида входного сигнала определяется схемой подключения датчика.
Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На их лицевых панелях расположены:
- красные светодиоды индикации отказов и ошибок;
- разъем для установки фронтального соединителя, закрытый защитной крышкой;
- паз на защитной крышке для установки этикетки с маркировкой внешних цепей.
Разрешающая способность модулей может быть установлена в пределах 9…16 бит плюс знаковый разряд. Настройка выполняется средствами Hardware Configuration STEP 7. От этого параметра зависит и время преобразования. Модули способны формировать запросы на прерывание для передачи диагностических сообщений и сообщений об ограничении входного сигнала. При необходимости от модуля может быть получена расширенная диагностическая информация.
Для измерения давления и температуры, используются аналоговые датчик давления и температуры, на выходе которых токовый сигнал 4 – 20мА. Для преобразования сигналов от датчика используем модуль ввода аналоговых сигналов. Для правильного выбора аналогового модуля произведём расчёт его параметров.
Если применить аналоговый модуль 12 bit (разрядов 212=4095), точность приёма по входу будет равна:
; (3.1) 
(3.2)То есть изменение входного сигнала на 0,0039мА говорит об изменении температуры на 0,67 с. Полученная точность удовлетворяет условиям, так как заданная точность температуры равна
15 ºС.По результатам расчёта выберем аналоговый модуль ввода SM331 AІ 8×12bit (6ES7331-7КF02-0AB0) [3], имеющий такие технические данные:
- габариты 40×125×120мм;
- масса 0,272кг;
- общее количество входов 8;
- разрешающая способность 12bit;
- напряжение питания модуля 24В;
- потребляемая мощность, типовое значение 1,3 Вт;
- подключение датчиков для измерения силы тока возможно;
- максимальный входной ток для каналов измерения силы тока 40мА.
Аналоговый модуль ввода SM331 AІ 8×12bit представлен на рис. 3.5.
В данной работе используется исполнительные механизмы, типа GT50-60T20E, они управляются сигналом 4-20 мА. Чтобы управлять этим распределителем, необходимо подключить его к выходам модуля аналогового вывода сигналов.
Модули вывода аналоговых сигналов предназначены для цифро-аналогового преобразования внутренних цифровых величин контроллера и формирования его выходных аналоговых сигналов. К выходам модулей могут подключаться исполнительные устройства, управляемые унифицированными сигналами силы тока или напряжения. На лицевых панелях модуля расположены:
Рисунок 3.5 – Схема аналогового модуля ввода SM331 AІ 8×12bit
- красные светодиоды индикации отказов и ошибок;
- разъем для установки фронтального соединителя, закрытый защитной крышкой;
- паз на защитной крышке для установки этикетки с маркировкой внешних цепей.
Модули способны формировать запросы на прерывание для передачи диагностических сообщений. При необходимости от модуля может быть получена расширенная диагностическая информация. На входе исполнительного механизма управляющий токовый сигнал 4 – 20мА. Выберем выходной аналоговый модуль, предварительно рассчитав его параметры.
Если применить аналоговый выходной модуль 12 bit (разрядов 212 =4095), точность приёма на выходе будет равна:
; (3.3) 
. (3.4)То есть изменение выходного сигнала на 0,0039мА говорит об изменении расхода на 0,006м. Полученный результат обеспечивает заданную точность с запасом.
По результатам расчёта выберем аналоговые модули вывода SM332 A0 4×12bit (6ES7332-5НD01-0AB0) [3], имеющий такие технические данные:
- габариты 40×125×117мм;
- масса 0,25кг;
- общее количество выходов 4;
- разрешающая способность 12bit;
- напряжение питания модуля 24В;
- диапазон изменения выходных сигналов для каналов тока 4…20мА;±20мА;0…20мА;
- потребляемая мощность, типовое значение 3 Вт;
- подключение датчиков для измерения силы тока возможно.
Схема аналогового модуля вывода SM332 A0 4×12bit представлена на рис. 3.6.
Для связи с цеховой АСУ произведём выбор коммуникационного процессора. Коммуникационный процессор позволяет производить подключение контроллеров к сети Industrial Ethernet, он освобождает центральный процессор контролера от выполнения коммуникационных задач.
Рисунок 3.6 - Схема аналогового модуля вывода SM332 A0 4×12bit
Применение коммуникационного процессора в данной работе обусловлено необходимостью иметь возможность управлять процессом по сети, а также передавать параметры сушки при смене типа футеровки. Так как в данной работе используется центральный процессор серии S7 300, то и коммуникационный процессор должен быть совместим с ним. Применим коммуникационный процессор СР 343-1, который имеет предварительно установленный уникальный Ethernet адрес. Он осуществляет независимую передачу данных по сети Industrial Ethernet с соблюдением требований международных стандартов.
Применение коммуникационного процессора СР 343-1 позволяет производить непосредственное подключение контроллеров SIMATIC S7 300 к сети Industrial Ethernet со скоростью передачи до 100 Мбит/с.
Технические характеристики СР 343-1:
- скорость передачи 10/100Мбит/с;
- соединения: с 10BaseT, 100BaseTX; с источником питания он имеет 4-х полюсный терминал;
- напряжение питания – 5В±5% и 24В±5%;
- потребляемая мощность 8,3 Вт.
Для отслеживания температуры нужно применить датчик типа термопара 7MC2000-1DCO [3]. Проанализировав несколько датчиков, можно сделать вывод, что для данной системы любой другой датчик не подойдёт (по способу измерения), так как агрессивная среда будет препятствовать качественной работе датчика.
Для отслеживания давления, целесообразно применить дешевые (но одного типа) датчики давления Krom Schoder DL5Ec аналоговым выходом
4-20 мА.