Автоматизация процесса подготовки шихты

Выработанный регулятором температуры сигнал управления поступает через модуль импульсного вывода на пускатель поз. 1-3 и далее на исполнительный механизм регулирующего клапана на газопроводе поз. 1-5.

Для регулирования концентрации отходящих дымовых газов на выходе из сушильного барабана используем каскадную систему регулирования. Корректирующим (внешним, основным) регулятором является регулятор концентрации отходящих дымовых газов, а стабилизирующим (внутренним) - регулятор соотношения “воздух/топливный газ”. В качестве регулирующего воздействия выбираем изменение расхода воздуха, поступающего на горение в сушильный барабан.

Концентрация кислорода в отходящих из сушильного барабана дымовых газах измеряется газоанализатором поз.4-1, 4-2. Сигнал текущего значения концентрации кислорода, содержащегося в дымовых газах, с газоанализатора поступает через модуль аналогового ввода на контроллер поз. 1-2. в реализованный программным путем основной регулятор концентрации и в ЭВМ, где осуществляется индикация измеряемого значения.

Измерение расхода газа осуществляется измерительным преобразователем расхода поз. 5-1, 5-2. Сигнал текущего значения расхода поступает в контроллер поз. 1-2 на программно реализованный вспомогательный регулятор и в ЭВМ, где осуществляется индикация значения расхода. Сюда же поступает сигнал с измерительного преобразователя расхода воздуха, подаваемого на горение, поз. 6-1, 6-2. Выработанный основным регулятором сигнал поступает на вход вспомогательного регулятора. Сигнал управления с вспомогательного регулятора поступает через модуль импульсного вывода на пускатель поз. 6-3 и далее на исполнительный механизм регулирующего клапана на трубопроводе воздуха поз. 6-5.

Регулирование влажности песка в разгрузочной камере сушильного барабана песка осуществляется одноконтурной системой регулирования. Влажность песка измеряется преобразователем влажности поз. 7-1, 7-2. Сигнал с измерительного преобразователя поступает через модуль аналогового ввода в контроллер поз. 1-2 в реализованный программным путем регулятор влажности и в ЭВМ, где осуществляется индикация измеряемого значения влажности. С регулятора сигнал поступает через модуль импульсного вывода на пускатель поз. 7-3 и далее на исполнительный механизм регулирующего клапана на трубопроводе воздуха для сушки поз. 7-5.

Для поддержания необходимого разряжения в сушильном барабане песка используем комбинированную систему регулирования, компенсирующую изменение расхода воздуха, поступающего на сушку. Регулирующее воздействие - изменение количества отводимых дымовых газов.

Измерение разрежения в сушильном барабане осуществляется измерительным преобразователем разрежения поз. 18-1. Сигнал с преобразователя поступает через модуль аналогового ввода на контроллер поз. 1-2 на реализованный программным путем регулятор давления и в ЭВМ для индикации значения давления.

Сигнал, пропорциональный расходу воздуха, с измерительного преобразователя поз. 9-1, 9-2 поступает через модуль аналогового ввода в контроллер поз. 1-2 на реализованный программным путем блок компенсации и в ЭВМ, где осуществляется индикация измеряемого значения температуры. С блока компенсации сигнал поступает на регулятор давления. Сигнал управления с регулятора поступает через модуль импульсного вывода на пускатель поз. 8-2 и далее на исполнительный механизм регулирующего клапана на трубопроводе воздуха поз. 7-5.

Регулирование уровня песка в силосе осуществляется одноконтурной системой автоматического регулирования. Уровень измеряется преобразователем уровня поз. 10-1, 10-2. Сигнал текущего значения уровня поступает через модуль аналогового ввода в контроллер поз. 1-2 на программно реализованный регулятор уровня и в ЭВМ, где осуществляется индикация этого значения. Выработанный регулятором уровня сигнал управления поступает через модуль импульсного вывода на пускатели поз. 10-5 - 10-25, запускающие приводы транспортеров, элеваторов, сушильного барабана, вентиляторов, качающегося питателя, виброднища бункера песка и исполнительного механизма заслонок бункера песка и силоса песка поз. 10-24 и 10-7 соответственно.

Регулирование уровня соды в силосе осуществляется одноконтурной системой автоматического регулирования. Уровень измеряется преобразователем уровня поз. 18-1, 18-2. Сигнал текущего значения уровня поступает через модуль аналогового ввода в контроллер поз. 1-2 на программно реализованный регулятор уровня и в ЭВМ, где осуществляется индикация этого значения. Выработанный регулятором уровня сигнал управления поступает через модуль импульсного вывода на пускатель поз. 18-3, запускающие приводы пневмотранспорта, подающего соду в силос.

Аналогично осуществляется регулирование уровня в силосах мела, доломитовой муки, полевого шпата, селитры и содо-сульфатной смеси.

Регулирование уровня шихты в бункере запаса осуществляется одноконтурной системой автоматического регулирования. Уровень измеряется преобразователем уровня поз. 20-1, 20-2. Сигнал, пропорциональный текущему значению уровня поступает через модуль аналогового ввода в контроллер поз. 1-2 на программно реализованный регулятор уровня и в ЭВМ, где осуществляется индикация этого значения. Выработанный регулятором уровня сигнал управления поступает через модуль импульсного вывода на пускатели, запускающие приводы транспортеров, смесителей, качающихся питателей, шнековых питателей и исполнительных механизмов заслонок силосов и смесителей поз. 20-3-20-21 и поз. 21-5-21-48.

Регулирование уровня песка в бункере над загрузчиками осуществляется одноконтурной системой автоматического регулирования. Уровень измеряется преобразователями уровня поз. 28-1, 28-2, 29-1, 29-2, 30-1, 30-2. Сигнал с каждого преобразователя, пропорциональный уровню в соответствующем бункере, поступает через модуль аналогового ввода в контроллер поз. 1-2 на программно реализованный регулятор уровня и в ЭВМ, где осуществляется индикация этого значения. Выработанный регулятором уровня сигнал управления поступает через модуль импульсного вывода на пускатели поз. 28-3 - 28-28, запускающие приводы транспортеров, элеваторов, качающихся питателей, плужковых сбрасывателей, виброднищ бункеров и исполнительных механизмов заслонок бункеров поз. 28-5, 28-18, 28-23.

Для получения дополнительной информации о протекании процесса предусмотрен контроль следующих параметров:

· температуры топливного газа,

· температуры воздуха, поступающего на сушку,

· температуры воздуха, поступающего на горение.

Измерение температуры в указанных точках осуществляется измерительными преобразователями поз. 34-1, поз. 35-1, поз. 36-1 соответственно, сигналы с которых поступают в ЭВМ для индикации измеряемых значений температуры.

Предложенная система автоматизации помимо указанных контуров регулирования включает систему сигнализации и блокировок. Эта система работает следующим образом. Текущие значения параметров, по которым осуществляется сигнализация или блокировка, сравниваются с минимально или максимально допустимыми, и при выходе одного или нескольких параметров за допустимые пределы изменения срабатывает система сигнализации и блокировок.

В системе предусмотрена сигнализация и блокировка по следующим технологическим параметрам:

· низкое/высокое давление топливного газа;

· низкое/высокое давление воздуха, поступающего на горение;

· низкое/высокое давление воздуха, поступающего на сушку;

· низкое/высокое давление отходящих дымовых газов;

· отсутствие/погасание пламени в топке сушильного барабана;

· аварийное снижение скорости конвейеров, транспортеров, элеваторов, аварийного проскальзывания ленты транспортера;

· низкое/высокое давление в пневмотранспорте.

Функционирование контуров блокировки по указанным значениям технологических параметров осуществляется следующим образом.

Контроль нижнего/верхнего значения давления топливного газа в трубопроводе осуществляется датчиком-реле давления поз. 13-1. При выходе параметра за допустимые пределы сигнал с реле-давления через модуль дискретного ввода поступает в контроллер поз. 1-2, который через модуль дискретного вывода выдает сигнал на электромагнитный преобразователь поз. 10-3 и далее на исполнительный механизм поз. 10-4 отсекающего клапана, расположенного на газопроводе. При этом прекращается подача газа в сушильный барабан. Автоматически происходит отключение остального оборудования: вентиляторов, нагнетающих воздух на горение и сушку, электроприводов транспортеров, элеваторов, сушильного барабана и пр.

Контроль нижнего/верхнего значения давления воздуха, поступающего на горение, осуществляется датчиком-реле давления поз. 14-1. При выходе параметра за допустимые пределы сигнал с реле-давления через модуль дискретного ввода поступает в контроллер поз. 1-2, который через модуль дискретного вывода выдает сигнал на электромагнитный преобразователь поз. 10-3 и далее на пускатель электропривода дутиевого вентилятора поз. 10-17, При этом прекращается подача воздуха в сушильный барабан на горение. Автоматически происходит отключение остального оборудования: вентиляторов, нагнетающих воздух на сушку, электроприводов транспортеров, элеваторов, сушильного барабана и пр.

Аналогично осуществляется блокировка при достижении давлением воздуха, поступающего на сушку, и давлением отходящих дымовых газов и давлением в пневмотранспорте соответствующих критических значений.

Контроль наличия/погасания пламени в топке сушильного барабана осуществляется датчиком погасания пламени поз. 17-1, 17-2. При отсутствии/погасании пламени в топке сигнал с датчика через модуль дискретного ввода поступает в контроллер поз. 1-2, который через модуль дискретного вывода выдает сигнал на отключение газа, останов подачи воздуха в сушильный барабан, останов электроприводов, а также на закрытие заслонок бункеров и силосов поз. 10-3-10-24.

Контроль аварийного снижения скорости конвейеров, транспортеров, элеваторов, аварийного проскальзывания ленты транспортера осуществляется устройством контроля скорости поз. 11-1, 11-2. Сигнал с датчика через модуль дискретного ввода поступает в контроллер поз. 1-2, который через модуль дискретного вывода выдает сигнал на останов оборудования, отключение газа, останов подачи воздуха, останов электроприводов, а также на закрытие заслонок бункеров и силосов.

В системе предусмотрена возможность управления исполнительными механизмами в контурах управления и блокировки оператором с ЭВМ. Кроме того, по месту расположены кнопки ручного управления исполнительными механизмами отсекателей и электродвигателями вентиляторов, пневмотранспорта, сушильного барабана.

В ЭВМ осуществляется сигнализация предельных значений технологических параметров, положения отсекателей (открыт/закрыт) и режимов работы электродвигателей.

Функциональная схема автоматизации приведена в документе ДП 210200.833.2005 А2.

3.2 Выбор технических средств автоматизации

На основании эскизного проекта и разработанной функциональной схемы автоматизации производится выбор технических средств для проектируемой системы управления процессом подготовки шихты. Правильный выбор технических средств автоматизации является непременным условием эффективного и надёжного функционирования системы, залогом её минимальной стоимости и безопасности для персонала и окружающей среды.

Для разрабатываемой системы автоматизации применяется программируемый логический контроллер OCTAGON серии 6440. Многофункциональный контроллер, имеющий большую гибкость при конфигурировании, обладает мощными вычислительными ресурсами и большим количеством каналов ввода-вывода (более 750). Контроллер предназначен для сбора, обработки информации и управления объектами в схемах автономного управления или в составе распределенной системы управления на основе локальных сетей уровней LAN и Fieldbus. Конструкция контроллера позволяет встраивать его в стандартные монтажные шкафы или другое монтажное оборудование, которое защищает от воздействий внешней среды, обеспечивает подвод сигнальных проводов и ограничивает доступ к контроллеру. Контроллер может работать в автономном режиме, в режиме удаленного терминала связи и в смешанном режиме.

Контроллер изготавливается в виде металлического крейта. Внутрь корпуса устанавливается процессорный модуль и до 16 модулей формата Е3 (ввода-вывода). Дополнительно в контроллер можно установить до двух модулей формата PC104. Внешние разъемы модулей выведены на лицевые планки. Корпус контроллера имеет степень защиты IP20 и предназначен для установки в монтажном шкафу.

Контроллер имеет магистрально-модульную архитектуру. При этом в контроллере используются две внутренние шины, аппаратно соединенные друг с другом -- шина 8-разрядная ISA и шина ввода-вывода. Обе внутренние шины контроллера и схема их сопряжения реализованы на объединительной плате контроллера.

Контроллер OCTAGON серии 6440 имеет 16 посадочных мест для установки модулей ввода-вывода. Типы устанавливаемых модулей:

* 5624D48 -- дискретный ввод, 48 каналов;

* 5600D40 -- дискретный вывод, 40 каналов;

* 5720А16 -- аналоговый ввод, 16 каналов и аналоговый вывод, 2 канала;

* 5648L16i -- аналоговый ввод сигналов низкого уровня (измерение сигналов электрического сопротивления, термопар, термометров сопротивления и напряжения низкого уровня), 16 каналов с индивидуальной гальванической развязкой;

* 5328T12 -- аналоговый ввод сигналов тензодатчиков, 12 каналов;

* 5750F24 -- импульсный вывод, 24 канала.

Контроллер устойчив к воздействию следующих климатических и механических факторов:

* Температура окружающего воздуха: от +5 до +55 °С;

* Относительная влажность окружающего воздуха: от 5 до 95 % без

конденсации влаги;

* Атмосферное давление: от 66 до 106,7 кПа;

* Вибрация: с частотой от 5 до 9 Гц с амплитудой смещения 3,5 мм.

· Питание контроллера: 5В;

· Потребляемая мощность -- не более 200 Вт;

· Габаритные размеры -- 483,0Ч265,9Ч280,0 мм;

· Вес контроллера -- не более 20 кг.

Процессорный модуль 426471.024 с модулем РСМ-5823.

Технические характеристики

* процессор NS GX1-233, 300;

* системное ОЗУ SODIMM 144 с объемом памяти от 16 до 128 Мб в зависимости от установленного модуля (стандартно 32 Мб);

* системное ППЗУ CompactFlash объемом от 16 Мб;

*два программно совместимых с контроллером 16С550 последовательных порта: COM1 (RS-232) и COM2 (RS-485/RS-232). Порт СОМ2 используется для подключения блока клавиатуры и индикации V03 или панели оператора V04;

* два интерфейса 100/10BASE-T Ethernet IEEE 802.3u с контроллером Realtek RTL80139С;

* контроллер VGA (разрешение 1280х1024 или 1024х768 точек);

* разъем для подключения РС/АТ клавиатуры;

* встроенные часы реального времени с календарем (питание для часов поступает от батареи контроллера);

* питание +5 В ±5%, 2 А;

* сторожевой таймер.

Дополнительные возможности процессорного модуля:

* два интерфейса USB 1.0;

* параллельный порт LPT1 (поддерживает режимы SPP/EPP/ECP, в случае заказа, выводится на дополнительную планку процессорного модуля) имеет разъем типа DB-25F. Разъем предназначен для подключения к контроллеру принтера или других устройств;

* разъем для подключения плоских графических жидкокристаллических панелей.

* интерфейс резервирования.

Модули ввода-вывода предназначены для ввода, вывода, преобразования и гальванической изоляции сигналов управления объектом. Модули могут устанавливаться в любое из 16 посадочных мест с шиной ввода-вывода. Порядок установки и сочетание модулей в контроллере не имеет ограничений. Внешние разъемы модулей расположены на лицевых планках. Свободные посадочные места закрываются лицевыми планками без разъемов.

Модуль 5624D48

Модуль 5624D48 имеет 48 каналов ввода дискретных сигналов. Каналы модуля имеют групповую гальваническую развязку. Входы разделены на 6 групп по 8 каналов в каждой. Рабочее напряжение гальванической изоляции между объединенными входными цепями и цепью GND интерфейса -- 800 В, между соседними группами каналов -- 800 В.

Уровни входных сигналов:

* от 0 до 5 В -- логический ноль;

* от 14 до 48 В -- логическая единица.

Модуль 5600D40

Модуль 5600D40 имеет 40 каналов вывода дискретных сигналов с выходными двухпозиционными ключами. В качестве ключей используются нормально разомкнутые реле. Все каналы модуля имеют индивидуальную гальваническую развязку, рабочее напряжение гальванической изоляции между объединенными выходными дискретными цепями и цепью GND интерфейса -- 800 В, между каналами - 250 В. Модуль D40 выпускается в двух модификациях, отличающихся типами реле, предназначенными для коммутации различных типов сигналов:

5600D40R - для постоянного или переменного напряжения величиной не более 100 В и максимальной коммутируемой мощностью не более 10 Вт, ресурс герконовых реле не менее 100 млн. коммутаций;

5600D40S - для постоянного напряжения величиной не более 60 В и максимальной коммутируемой мощностью не более 10 Вт, ресурс полупроводниковых оптопар не ограничен.

Модуль 5720А16.

Модуль 5720A16 имеет 16 каналов ввода и 2 канала вывода аналоговых сигналов. Все входы и выходы имеют индивидуальную гальваническую развязку. Рабочее напряжение гальванической изоляции между входными аналоговыми цепями и внутренними цифровыми цепями -- 500 В, между каналами -- 500 В. Модуль 5720А16 выпускается в четырёх модификациях для различных типов и величины входного сигнала:

* 5720А16/0-10В для постоянного напряжения 0…10 В, входное сопротивление 250 кОм;

* 5720А16/0-5мА для постоянного тока 0…5 мА, входное сопротивление 500 Ом;

* 5720А16/0-20мА для постоянного тока 0…20 мА, входное сопротивление 100 Ом;

* 5720А16/4-20мА для постоянного тока 4…20 мА, входное сопротивление 100 Ом.

Диапазон входного сигнала задается программно-аппаратным способом для каждого канала индивидуально и не зависит от диапазона соседних каналов.

Предел основной приведенной погрешности ввода -- 0,15 %, время одновременного параллельного аналого-цифрового преобразования по всем 16 каналам -- 20 мс.

Диапазон выходного сигнала задается для каждого канала индивидуально с помощью соответствующих перемычек и не зависит от диапазона соседнего канала. Тип выходных сигналов -- однополярные сигналы тока одного из двух диапазонов:

* 0…20 мА;

* 4…20 мА.

Максимально допустимое сопротивление нагрузки для аналогового выхода - 600 Ом.

Предел основной приведенной погрешности вывода -- 0,15 %.

Модуль 5648L16i

Модуль 5648L16i имеет 16 каналов для измерения сигналов термопар, термометров сопротивлений, электрического сопротивления или напряжения низкого уровня. Гальваническая развязка индивидуальная. Рабочее напряжение гальванической изоляции между входными аналоговыми цепями и внутренними цифровыми цепями -- 800 В, между группами -- 800 В. Диапазон входного сигнала и тип датчика задается индивидуально для каждого канала модуля.

Ток потребления модуля -- не более 0,7 А.

Модуль 5328Т12

Модуль позволяет измерять одновременно 12 сигналов тензодатчиков различного типа. Каналы объединены в 3 группы по 4 канала в каждой. Для подключения датчиков используется 6-проводная схема. Модуль позволяет определить обрыв в цепи подключения датчиков.

Модуль обеспечивает групповую гальваническую развязку измерительных каналов от внутренних цифровых цепей контроллера. Рабочее напряжение гальванической развязки -- 800 В, между группами -- 800 В.

Номинальное входное сопротивление подключаемых датчиков: 100...1000Ом.

Допустимо подключение параллельно до 4 датчиков сопротивлением 400 Ом на один измерительный канал.

Рабочий коэффициент передачи подключаемых датчиков -- 0,8...3 мВ/В.

Для питания контроллера используем блок питания MAGNETEK 3U.

Технические характеристики:

· Мощность: 200 Вт;

· Диапазон изменения напряжения питающей сети: от 90 до 264 В переменного тока;

· Предел изменения частоты питающей сети: от 47 до 63 Гц;

· Номинальное значение выходного напряжения и токов нагрузки: 5В/33А, 3,3В/33А, 12В/5,5А, -12В/1,5А;

· КПД: 75% при полной нагрузке;

· Коэффициент мощности: 0,99 при полной нагрузке и номинальном значении входного напряжения;

· Сервисные функции: защита от перегрузки по току, защита от перегрева, выносная обратная связь, формирование сигналов состояния входной сети, перегрева, дистанционного включения/отключения, N+1 резервирование.

· Гальваническая развязка выходных цепей питания от шины источника входной электроэнергии: 4300 В;

· Габаритные размеры: 40,64х99,82х169,54 мм.

Модуль 5750F24.

Модуль позволяет подключать исполнительные устройства с заземлением. Все выходы защищены от короткого замыкания и гальванически изолированы от внутренней шины с помощью оптопар.

Технические характеристики:

· 24 канала вывода импульсных сигналов;

· Выходной сигнал: импульсный сигнал с заданным периодом следования и длительностью;

· Ток нагрузки: до 500 мА;

· Напряжение изоляции: 500 мА;

· Напряжение питания: 5 В ± 5%;

· Напряжение шины разводки питания: пост. 24 В (-25/+30 %);

· Тип нагрузки: резистивная, индуктивная, лампы;

· Частота переключения (макс.): 1 кГц;

· Выходной ток: 0,5 А, защищен от короткого замыкания;

· Потребление тока: 30 мА/модуль + нагрузка;

· Диапазон рабочих температур от -40 до +85°C.

В качестве управляющей ЭВМ используется IBM PC совместимая промышленная рабочая станция MITAC W-120.

Характеристики рабочей станции:

· Процессор: Pentium3;

· Корпус:BGA2;

· Поддержка Windows98/2000/XP;

· Память:

- 1 гнездо SDOIMM с поддержкой до 256 МБ PC100SDRAM;

– кэш 256 Байт встроен в ядро процессора;

· Дисковые накопители: 40ГБ с поддержкой UltraDMI, установлены на амортизаторах;

· Клавиатура: PS/2;

· Звуковая подсистема: AS'97, совместимая с MS-sound, вход для микрофона, наушников;

· Порты ввода/вывода:

- 2 последовательных порта RS-485;

- порты клавиатуры и мыши PS-2;

– USB 1.0;

– Порт для станции расширения;

– Порт Ethernet 100Base/T;

– RG-45, RG-11- для модема;

· Напряжение питания: 100-240 В, 50Гц;

· Условия эксплуатации:

- Температура: от 0 до 45оС;

- Влажность: от 5 до 95% без конденсации.

При выборе технических средств необходимо учитывать, что окружающей средой для всех средств, установленных по месту, является атмосферный воздух со следующими параметрами:

- температура: -2050 С;

- давление: 84106,7 кПа;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7