Если алгоритмы управления становятся более сложными и требуют применения дополнительного оборудования, контроллер позволяет легко нарастить свои возможности установкой дополнительного набора модулей.
Программируемые контроллеры УНИКОНТ УК-743 предназначены для построения систем безопасного управления, в которых возникновение отказов не влечет за собой появление опасности для жизни обслуживающего персонала и не приводит к загрязнению окружающей природной среды. На основе программируемых контроллеров УНИКОНТ УК-743 могут создаваться системы безопасного управления, отвечающие требованиям:
Классов AK1 … AK6 по DIN V 19250/ DIN V VDE 0801.
Классов SIL 1 … SIL 3 по IEC 61508.
Категорий 1 … 4 по EN 954-1.
Этот контроллер выполняет следующие функции:
o Сбор, обработку и хранение информации, полученной от объекта.
o Контроль технологического процесса, реализацию законов регулирования: П, ПИ, ПИД и т. д.
o Формирование сигналов и выдачу командных управляющих воздействий на различные исполнительные механизмы и устройства.
o Подготовку данных и автоматический обмен информацией с верхними и смежными системами управления.
В контроллерах одноплатный процессорный блок на базе микропроцессора Intel 80C186EC, который определяет его систему команд, режим работы.
Основная техническая характеристика:
o Тип микропроцессора – Intel 80C186EC
o Тактовая частота – 16, 24 МГц
o Ёмкость – до 256 Кбайт энергонезависемого статического ОЗУ, до 542 Кбайт ПЗУ (Flash-память)
o Внешние интерфейсы – RS-232, RS-485, ИРПС, сеть FNET, Ethernet, ProfiBus, HART.
Дополнительно Flash-память для электронного диска ёмкостью до 8 Мбайт можно получить с помощью специального блока.
Процессорный блок контроллера, расположенный на одной плате с ОЗУ, ПЗУ и контроллером системной связи, обладает следующими преимуществами:
o ПЗУ типа Flash (28Г400ВХ-Т) имеет блочную организацию с аппаратной защитой ВООТ- блока.
o Предусмотрена возможность удаленной (по локальной сети) перезаписи содержимого ПЗУ (пользовательских программ, параметров).
o Обеспечивается питание всех узлов процессорного блока, включая интерфейсы, от источника питания одного номинала (24 В).
o Допускается использование для связи по телефонным линиям современных модемов, что достигается благодаря применению в качестве коммуникационных каналов RS-485, микросхем 16С550 с FIFO.
Контроллер УК-743 обеспечивает вводы:
oСтандартных аналоговых сигналов, токов и напряжений среднего уровня (в том числе с подавлением помех нормального и среднего вида с гальванической развязкой).
oАналоговых сигналов низкого уровня и сигналов от термоэлектрических преобразователей (термопар и термометров сопротивления), в часности с применением выносных преобразователей сигналов от термопар и термосопротивлений, обеспечивается искробезопасное исполнение.
oАналоговых сигналов напряжения с накоплением результатов преобразования (для регистрации быстропротекающих процессов).
oАналоговых сигналов от вращающихся и дифференциальных трансформаторов.
oДискретных сигналов постоянного напряжения и тока: 6, 12, 24, 48 В; 5 и 20 мА (включая инициативный ввод) и от датчиков напряжения переменного тока24, 110, 220 В.
oДискретных сигналов от датчиков типа «сухой контакт,», в том числе с контролем линии связи на обрыв.
oЧастотных, числоимпульсных, времяимпульсных и импульсных сигналов.
Контроллер УК-743 формирует:
o Импульсные сигналы, в частности, с заданным периодом следования и длительностью.
o Дискретные сигналы с гальванической развязкой выходных каналов, в том числе через контакты реле, также с защитой от коротких замыканий.
o Дискретные сигналы с применением выносных формирователей для управления исполнительными механизмами постоянного и переменного тока путём коммутации исполнительных цепей с токами до 10 А.
o Аналоговые сигналы.
Цифровой модуль ввода FBs-20EX;
DI 20 x 24/60 VUC (6ES7 421–7DH00–0AB0)
Релейный модуль вывода FBs-16EY;
DO 16 x 30/230 VUC/Rel. 5 A (6ES7422–1HH00–0AA0)
Аналоговый модуль ввода FBs-8AD;
AI 8 x 13 Bit (6ES7431–1KF00–0AB0)
Аналоговый модуль вывода FBs-8AD;
AO 8 x 13 Bit (6ES7432–1HF00–0AB0)
Импульсныймодульвывода FBs-16PY
PO 16 x 130 VUC (6ES7432–1HF00–0AB0)
o Коммуникационный процессор СР 443-1 с одним RS232 (V.24) – интерфейсом;
o Панель оператора OP7/DP с интерфейсом RS232 и 1xPPI/MPI/PROFIBUS. DP (1.5Mbit/s);
o Источник бесперебойного питания DC – UPS10 и аккумулятор 3,2Ач, max 10А, для модуля DC – UPS10.
Все модули работают с естественным охлаждением.
Контроллер УНИКОНТ Ук-743 отвечает требованиям национальных и международных стандартов и норм, включая DIN, UL, CSA и FM. Он имеет сертификат Госстандарта России № РОСС DE.ME20.B00819 на соответствие требованиям ГОСТ Р 50377-92, ГОСТ 28244-89 и ГОСТ 29216-91, а также сертификат Госстандарта России № 1307 о регистрации контроллеров Ук-743 в Государственном реестре средств измерений № 15772-96.
3. Технический проект
3.1 Функциональная схема автоматизации
Функциональная схема автоматизации участка производства стекла, состоящая из стекловаренной печи, выработочного канала и трёх питателей, представлена на чертеже ДП 220301.800.2010 лист 1,2.
Разработана автоматизированная система управления с использованием программируемого контроллера.
Контролер выполняет функции сбора и обработки информации с датчиков и приборов, регулирование параметров, управление исполнительными механизмами запорных и регулирующих органов по соответствующим алгоритмам. Введены необходимые системы защиты и блокировки, сигнализация предельных значений параметров.
Проектируемая система предусматривает применение электрических исполнительных механизмов и использование электромагнитных пускателей, так как производство не является пожаровзрывоопасным.
Все применяемые первичные измерительные преобразователи имеют унифицированный выходной токовый сигнал 4-20 мА и соответствующие классы взрывозащищенного исполнения.
Первичные измерительные преобразователи и исполнительные механизмы располагаются непосредственно на технологическом оборудовании и рядом с ним.
Все остальное оборудование расположено в шкафах и щитах в операторной. Здесь также расположены программируемые логические контроллеры. В операторной располагается рабочая станция на базе IBM PC, связанная с контроллером по протоколу Ethernet. Разрабатываемая система позволяет управлять процессом, как в автоматическом, так и в ручном режиме. При этом на экране отображаются положения исполнительных механизмов, сигналы с первичных измерительных преобразователей, аварийные ситуации и.т.д. Также предусмотрены системы защиты и блокировки.
3.1.1 Работа системы регулирования
Шихта подаётся в печь конвейером К1 и загрузчиком З1.
Контроль уровня шихты в печи осуществляется датчиком уровня поз. 4-1, выходной сигнал с которого поступает в контроллер поз. 1-3.
Регулирующее воздействие поступает на магнитный бесконтактный пускатель поз. 4-5, изменяющий скорость электропривода загрузчика шихты, вследствие изменения питающего напряжения, поступающего на обмотки электродвигателя.
Печь имеет три зоны: зона варки, зона осветления и рабочая зона.
Горелки в печи расположены по бокам, по две на каждую зону: слева и справа. Горение осуществляется либо с одной стороны, либо с другой, с переводом пламени через каждые 30 минут. В зоне варки и в рабочей зоне осуществляется контроль температуры датчиками поз. 6-1, 7-1. в зоне осветления реализована каскадная система регулирования температуры. С датчика температуры поз. 1-1 выходной унифицированный сигнал поступает в контроллер поз. 1-3, в котором программно реализован корректирующий регулятор поз. 1-5. Выходной сигнал с регулятора, главной регулируемой величины, корректирует задание регулятора роз. 2-3, промежуточной величины (расхода топливного газа) измеряемой датчиком расхода поз. 2-2. Регулирующее воздействие, через магнитный пускатель поз. 2-5, поступает на исполнительный механизм поз. 2-7 клапана на линии подачи топливного газа на горелки печи. Воздух, на горелки печи, подаётся воздуходувкой В1, через регенератор Р1, в котором воздух подогревается до необходимой температуры. Контроль температуры в регенераторе Р1 осуществляется датчиком температуры поз. 8-1. В ванну печи подаётся воздух, обеспечивающий перемешивание стекломассы, воздуходувкой В2, расход воздуха осуществляется датчиком расхода поз. 12-1, выходной сигнал с которого поступает в контроллер. Регулирующее воздействие с контроллера, через магнитный пускатель поступает поз. 12-5 поступает на исполнительный механизм регулирующего органа, поз. 12-7, на трубопроводе подачи воздуха на барботаж стекломассы. Образующиеся в процессе горения, дымовые газы удаляются в атмосферу через дымовую трубу ДТ1. регулирование давления в печи осуществляется регулятором давления поз. 3-2. Управляющий выходной сигнал с регулятора поступает на магнитный пускатель поз. 3-5, который меняет положение регулирующего органа поз. 3-6 на линии отвода дымовых газов из печи. Контроль дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу, осуществляется датчиком температуры поз. 9-1.Разработана каскадная система регулирования качества горения. Главная регулируемая величина-содержание кислорода в дымовых газах, измеряется датчиком концентрации кислорода поз. 10-1. Выходной сигнал с датчика поступает в контроллер. Программно реализованный регулятор поз. 10-3 корректирует задание регулятора поз. 11-3, вспомогательной величины-расхода воздуха, измеряемого датчиком расхода поз. 11-1. регулирующее воздействие подаётся на магнитный пускатель поз. 11-5, который в свою очередь изменяет положение регулирующего органа на линии подачи воздуха на горелки печи.
Переключение горелок и регенераторов обеспечивается таймером поз. 5-1, работающим по определённой программе. Через каждые 30 минут осуществляется переключение: запорных клапанов на линиях подачи топливного газа, управляемых исполнительными механизмами поз. 5-4, 5-6 запорных клапанов на линиях подачи воздуха в регенераторы, управляемых исполнительными механизмами поз. 5-8, 5-10, 5-12, 5-14. Контроль давления на трубопроводах топливного газа, воздуха и дымовых газов в печи осуществляется датчиками-реле давления поз. 48-1, 49-1, 50-1, 57-1, 58-1, 59-1, 60-1. При падении давления в трубопроводах топливного газа или воздуха, при повышении давления дымовых газов в печи, отключаются электроприводы воздуходувок В1, В2, конвейера К1, загрузчика шихты З1, закрывается клапан на линии подачи топливного газа на горелки печи, управляемый исполнительным механизмом поз. 28-6.