Проектирование АСУТП развальцовки (стр. 7 из 9)
В таблице 4 приведены особенности и области применения некоторых типов термопар.
Таблица 4 – Особенности и области применения некоторых термопар.
| Тип термопары | Особенности применения |
| ТХА | Обладают: — наиболее близкой к прямой характеристикой. Предназначены для работы в окислительных и инертных средах |
| ТХК | Обладают: — наибольшей чувствительностью; — высокой термоэлектрической стабильностью при температурах до 600°С. Предназначены для работы в окислительных и инертных средах. Недостаток: высокая чувствительность к деформациям |
| ТПП | Обладают: — хорошей устойчивостью к газовой коррозии, особенно на воздухе при высоких температурах; — высокой надежностью при работе в вакууме (но менее стабильны в нейтральных средах). Предназначены для длительной эксплуатации в окислительных средах. Недостаток: высокая чувствительность термоэлектродов к любым загрязнениям, появившимся при изготовлении, монтаже или эксплуатации термопар |
| ТВР | Обладают: — возможностью длительного применения при температурах до 22О0°С в неокислительных средах; — устойчивостью в аргоне, гелии, сухом водороде и азоте. Термопары с термоэлектродами из сплава платины с 10% родия относительно электрода из чистой платины могут использоваться как стандартные для установления номинальных статических характеристик термопар методом сравнения. Недостаток – плохая воспроизводимость термоЭДС, вынуждающая группировать термоэлектродные пары по группам с номинальными статическими характеристиками А-1, А-2, А-3 |
| ТНН | Обладают: — высокой стабильностью термоЭДС (по сравнению с термопарами ТХА, ТПП, ТПР); — высокой радиационной стойкостью; — высокой стойкостью к окислению электродов. Предназначены в качестве универсального средства измерения температур в диапазоне температур 0-1230°С |
В зависимости от конструкции и назначения различают термопары погружаемые и поверхностные; с обыкновенной, взрывобезопасной, влагонепроницаемой или иной оболочкой (герметичной или негерметичной), а также без оболочки; обыкновенные, вибротряскоустойчивые и ударопрочные; стационарные и переносные и т.д. Основные характеристики некоторых современных моделей термопар представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Основные характеристики некоторых современных термопар
| Тип прибора | ETI-2001 | ETI-2002 | ETI-2003 |
| Число диапазонов | 2 | 1 | 1 |
| Диапазон измерений,°С | -49,9...199,9(1) -50...1000(2) | -49,9...199,9 | -50...1000 |
| Разрешение | 0,1°C(1) | 0,1°С | 1°С |
| Точность | ±0,5°С+1%(1)) ±1°С ±0,5%(2) | ±0,5°С ±1% | ±1°С ±0,5% |
| Тип сенсора | ТХА термопара (К тип) | ||
| Тип индикатора | ЖК, высота знака 13 мм | ||
| Размеры | 141x73x35 мм | ||
| Вес | 220 г | 210 г | 210 г |
Термоэлектроды в термопарах, как правило, соединяют сваркой или пайкой серебренным или оловянным припоем. Эти соединения образуют рабочий спай термопреобразователя. По всей остальной длине термоэлектроды изолируют друг от друга. В большинстве случаев изолированные электроды помещают в защитный чехол с головкой. Такой чехол предохраняет электроды от вредного воздействия измеряемой среды, а головка упрощает соединение термоэлектродов с удлинительными и соединяющими проводами.
Пирометры – принцип действия основан на зависимости параметров излучения от температуры измеряемого тела или среды. Пирометры позволяют производить измерения температуры бесконтактным методом. Пирометры могут измерять температуру от 30 до 4000 градусов цельсия (но не в рамках конкретного конструктивного исполнения). Однако, точность измерения зависит от целого ряда факторов: состояния поверхности измеряемого объекта, наличием промежуточной среды между пирометром и объектом, запылённостью, наличием паразитных источников излучения и т. п. Пирометры обычно поставляются вместе с пирометрическими преобразователями разных типов, выдающих выходной сигнал по напряжению и току, также в комплект могут быть включены блоки запоминания, индикации, линеаризации.
4.3.2 Разработка электрической принципиальной схемы датчика
Согласно заданному режиму 0 ¸ 900С, а также в связи с тем, что ПТК Деконт имеет специализированные модули для подключения термометров сопротивления модификаций R3IN6-50 (для 50-омного датчика), R3IN6-100 (для 100-омного датчика), R3IN6-500 (для 500-омного датчика) выбираем термопреобразователь сопротивления медный ТСМ Метран-203 (50М), выполненный по классу допуска «В». Краткие характеристики датчика следующие:
– Схема соединений: 2-х, 3-х, 4-х проводная для одного чувствительного элемента;
– Диапазон измеряемых температур: 50...150°С (для класса допуска «В»);
– Степень защиты от воздействия пыли и воды: IP65 по ГОСТ 14254.
– Ном. значение сопротивления (R0): 50 ± 0,05 Ом
– Масса: от 0,2 до 1,3 кг (в зависимости от длины монтажной части).
Так как датчик имеет сопротивление 50 Ом, то он будет подключен к модулю ввода/вывода R3IN6-50. Данный модуль предназначен для подключения 6 термосопротивлений с сопротивлением 50 Ом. Схема подключения датчика к модулю показана на рисунке 3.9.
Рисунок 5 – Схема подключения датчика к модулю R3IN6-50
На рисунке 5 условными обозначениями показаны:
Rt – термосопротивление, клемма A – питание датчика, B – общий провод, С – измерительный вход.
В связи с тем, что по заданию в АСУТП развальцовки требуется три датчика температуры, то к измерительному модулю сопротивлений ПТК Деконт подключается три аналогичных датчика температуры, выполненных по данной схеме.
Электрическая принципиальная схема датчика представлена в приложении В.
4.4 Разработка кнопочной станции управления
Для управления технологическим процессом необходимо разработать панель управления на базе кнопок и электромагнитных реле, с помощью которых формируются командные сигналы, поступающие на микроконтроллер.
В качестве кнопок будем применять выключатели кнопочные серии ВК14-21. Выключатели предназначены для коммутации электрических цепей управления переменного тока частотой 50 и 60Гц напряжением до 660В и постоянного тока напряжением до 440В. Выключатели применяются для комплектации панелей, пультов, постов и шкафов управления в стационарных установках. Габаритные размеры показаны на рисунке 6.
Рисунок 6 – Габаритные размеры выключателей кнопочных ВК14-21
Выключатели могут иметь следующие виды контактов:
– 2 замыкающих контакта;
– 1 замыкающий и 1 размыкающий;
– 2 размыкающих контакта;
– 1 замыкающий;
– 1 размыкающий.
Будем использовать реле промежуточное серии РП-16-1. Реле промежуточные РП-16-1 предназначены для применения в электрических схемах промышленной автоматики и релейной защиты. Параметры реле приведены в таблице 6.
Таблица 6 – Параметры реле РП-16-1
| Тип реле | Напряжение питания, В | Коммутируемый ток, А | Коммутируемое напряжение, В | Количество контактов | ||
| постоянного тока | переменного тока | постоянного тока | переменного тока | |||
| РП-16 | 12…220 | 100…220 | 0,05…5 | 24…220 | 100…220 | 4з/3р |
Так как в разрабатываемой АСУТП большинство цепей питается от источника напряжения 24В, то имеет смысл использовать реле РП-16, с номинальным напряжением 24В.
4.4.2 Разработка принципиальной электрической схемы
Данная панель управления позволяет управлять электроприводом в ручном режиме, обеспечивая возможность вращения электродвигателя в обе стороны, а также возможность его останова. В ручном режиме должны обеспечиваться варианты управления: «Вперед», «Назад», «Стоп». За счет панели коммутации возможность воздействия на электродвигатель с панели управления при автоматическом режиме исключена.
Кнопки «Вперед» (S1) и «Назад» (S2) подключены к обмоткам реле K1 и K2 соответственно. Нормально разомкнутые контакты этих реле замыкают контакты 1, 2 и 3 разъема X1. Разъем X1 соединяется с помощью кабеля к приводу вальцовки. Таким образом, осуществляется управление направлением вращения вальцовки.
Кнопка «Стоп» (S3) предназначена для останова движения. При нажатии на кнопку S3 поступает ток на реле K3. Реле размыкает контакты K3.3 и остаются в текущем положении до тех пор, пока не будут нажата кнопка S1 или кнопка S2.
Подключение панели управления к ПТК для передачи микропроцессорной системе сигнала будем осуществлять с помощью модуля DIN16C-24.
Схема, поясняющая принцип подключения панели к модулю, показана на рисунке 7.
Рисунок 7 – Схема подключения панели к модулю DIN16C-24
Схема электрическая принципиальная кнопочной станции управления приведена в приложении Д.
5.1 Разработка панели индикации
Для показания состояния технологического процесса и режимов необходимо разработать панель индикации, показывающую режимы работы установки.
В качестве индикаторов выбираем светодиоды зелёного цвета АЛ307ВМ, красного цвета АЛ307БМ и желтого цвета АЛ307ДМ.