Курсовая работа: Проектування систем автоматизації

Принципові схеми регулювання, управління, сигналізації та живлення

Принципова схема регулювання

На другому листі графічної частини, розроблена схема регулювання наступних параметрів:

·  температура в розстійній шафі;

·  вологість в розстійній шафі;

·  вологість в зоні зволоження печі;

·  температура в пекарних камерах;

·  швидкість руху поду;

·  аварійний захист і сигналізація згасання полум'я в печі;

·  витрата газу та повітря;

·  аварійний захист та сигналізація тиску в топці та тиску газу.

Температура в розстійній шафі регулюється за позиційним законом за допомогою електричного нагрівального елемента, який розташований в кондиціонері. Температура вимірюється за допомогою термоелектричного перетворювача (поз. 2а). Природній сигнал від термопари перетворюється в уніфікований за допомогою перетворювача (поз. 2б). Температура відображується за допомогою міліамперметра (поз. 2В), який розташований на щиті оператора. За допомогою вбудованого в клемник опору R ввімкненого паралельно джерелу струмовий сигнал 0...5 мА перетворюється в сигнал ...2 В, який придатний для сприйняття контролером. Сигнал від клемника Х2 надходить до аналогового входу ВАБ, звідки він надходить до порогового алгоблоку, який перетворює аналоговий сигнал в дискретний за таким, законом: якщо аналоговий сигнал на вході більший заданого - то на виході викає сигнал логічної «1», якщо ні - то сигнал логічного «0». Отриманий сигнал надходить до дискретного виходу А, де він інвертується і звідти сходить на клемник Х2. З клемника електричний сигнал надходить до електромагнітного реле KV9. В електричній схемі управління передбачено можливість ручного управління нагрівачем.

Регулювання вологості в розстійній шафі здійснюється за рахунок зміни витрати пари. Вологість в розстійній шафі вимірюється за допомогою автоматичного психрометричного гігрометру (поз. 18а) з уніфікованим вихідним сигналом 0... 5 мА. Для контролю вологості в розстіній шафі вона відображується за допомогою розташованого на щиті оператора міліамперметра поз. 18б. Далі уніфікований сигнал надходить до клемника контролерах Х2, де він перетворюється на сигнал 0.. .2В за допомогою ввімкненого паралельно опору. Сигнал 0... 2В надходить до контролера, де він проходить подальшу алгоритмічну обробку. Отриманий сигнал надходить до двох електромагнітних реле KV5 і KV6. Сигнал від електромагнітних реле надходить до блоку управління системи "Каскад" БУ-21 (поз. 18в) клем 2 і 10. За допомогою вбудованого в блок управління пакетного перемикача здійснюється перемикання контуру в автоматичний і ручний режими. Також тут встановлено кнопки, за допомогою яких здійснюється управління в ручному режимі. З блоку управління сигнал надходить до магнітного пускача ПМЕ-111 (поз. 18д), який підсилює сигнал. З магнітного пускача підсилений сигнал надходить до виконавчого механізму МЭО-87р, який діє на робочий орган. Також з виконавчого механізму з клем 13, 14, 16 сигнал надходить до покажчика положення виконавчого механізму типу ДУП-М (поз. 18г), який дає змогу оператору в ручному режимі регулювання спостерігати за положенням вентиля.

Температура в пекарній камері регулюється зміною витрати газу до топок. Піч ППЦ-1381 має дві топки, які регулюються за однаковими законами. Температура в пекарних камерах регулюється наступним чином: вимірюється температура за допомогою термоелектричних перетворювачів (поз. 7а, 8а). Природній сигнал від термопари перетворюється в уніфікований за допомогою перетворювачів (поз. 76, 8б). Температура відображується за допомогою міліамперметрів (поз.7в, 8в), які розташовані на щиті оператора. За допомогою вбудованих в клемник опорів R ввімкнених паралельно джерелу струмові сигнали 0...5 мА перетворюються в сигнали 0...2 В, яві здатні для сприймання контролером. Сигнали від клемника Х2 надходять аналогового входу ВАД звідки вони надходять до регулятора, який створює управляючі сигнали, які надходять до виходу контролера. Отримані сигнали надходять до електромагнітних реле КV1, КV2 і КVЗ, КV4. Сигнали електромагнітних реле надходять до блоків управління системи "Каскад" -21 (поз. 7г, 8г) клем 2 і 10. За допомогою вбудованих в блок управління пакетних перемикачів здійснюється перемикання контуру в автоматичний і ручний режими. Також тут встановлено кнопки, за допомогою яких здійснюється управління в ручному режимі. З блоків управління сигнали надходять до магнітних пускачів ПМЕ-111 (поз.7е, 8е), які підсилюють сигнали. З магнітних пускачів підсилені сигнали надходять до виконавчих механізмів МЭО-87р (поз. 7ж, 8ж), які діють на робочі органи. Також з виконавчих механізмів з клем 13, 14, 16 сигнали надходять до показчиків положення виконавчого механізму типу ДУП-М (поз.7д, 8д), які дають змогу оператору в ручному режимі регулювання спостерігати за положенням стилів.

Регулювання вологості в зоні зволоження печі здійснюється за рахунок зміни витрати пари. Вологість в печі вимірюється за допомогою автоматичного психрометричного гігрометру (поз. 21а) з уніфікованим одним сигналом 0.. .5 мА. Для контролю вологості в розстійній шафі вона відображується за допомогою розташованого на щиті оператора амперметра (поз. 21б). Далі уніфікований сигнал надходить до клемника контролера Х2, де він перетворюється на сигнал 0...2В за допомогою ввімкненого паралельно опору. Сигнал 0...2В надходить до контролера де він проходить подальшу алгоритмічну обробку. Логічний сигнал в контролері надходить до регулятора, який створює управляючий сигнал, який надходить до виходу контролера. Стриманий сигнал надходить до двох електромагнітних реле КV7 і КV8. Сигнал від електромагнітних реле надходить до блоку управління системи "Каскад" БУ-21 (поз. 21в) клем 2 і 10. За допомогою вбудованого в блок управління пакетного перемикача здійснюється перемикання контуру в автоматичний і ручний режими. Також тут встановлено кнопки, за допомогою яких здійснюється управління в ручному режимі. З блоку управління сигнал надходить до магнітного пускача ЛЕ-111 (поз. 21д), який підсилює сигнал. 3 магнітного пускача підсилений сигнал надходить до виконавчого механізму МЭО-87р, який діє на робочий стан. Також з виконавчого механізму з клем 13, 14, 16 сигнал надходить до показчика положення виконавчого механізму типу ДУП-М (поз. 21г), який дає змогу оператору в ручному режимі регулювання спостерігати за положенням вентиля.

Регулювання швидкості поду печі здійснюється за допомогою варіаційного редуктора. Швидкість поду печі вимірюється за допомогою електричного тахометра (поз. 24а) з уніфікованим вихідним сигналом 0.. .5 мА. Для контролю вологості в розстійній шафі вона відображується за допомогою розташованого на щиті оператора міліамперметра (поз. 24б). Далі уніфікований сигнал надходить до клемника контролера Х2, де він перетворюється на сигнал 0... 2В за допомогою ввімкненого паралельно опору. Сигнал 0...2В надходить до контролера де він проходить подальшу алгоритмічну обробку. Логічний сигнал в контролері надходить до регулятора, який створює управляючий сигнал, який надходить до виходу контролера. Отриманий сигнал надходить до блоку управління системи " Каскад" БУ-21 (поз. 24в) клем 2 і 10. За допомогою вбудованого в блок управління пакетного перемикача здійснюється перемикання контуру в автоматичний і ручний режими. Також тут встановлено кнопки, за допомогою яких здійснюється управління в ручному режимі. З блоку управління сигнал надходить до магнітного пускача ПМЕ-111 (поз. 24д), який підсилює сигнал. З магнітного пускача посилений сигнал надходить до виконавчого механізму МЭО-87р, який діє на робочий орган. Також з виконавчого механізму з клем 13, 14, 16 сигнал надходить до показчика положення виконавчого механізму типу ДУП-М (поз. 24г), який дає змогу оператору в ручному режимі регулювання спостерігати за положенням вентиля. В той же час в контролері сигнал від аналогового входу подається до алгоблоків порогового управління, які дають змогу сигналізувати про перевищення швидкості поду допустимих меж. Від порогових елементів сигнал подається до дискретного виходу ДВА, а звідти - до клемника Х2. На виході з реміконта відмикається сигнальна лампа, яка розташована на мнемосхемі щита оператора і сигналізує про перевищення швидкості поду допустимих меж.

Принципова схема управління і сигналізації

Регулювання співвідношення витрати газу та повітря здійснюється за рахунок зміни витрати повітря. Витрати вимірюються за допомогою Труби Вентурі та діафрагми сегментної (поз.15а, 15в) з уніфікованим вихідним сигналом 0...5 мА. Для контролю витрати газу та повітря вона відображується за допомогою розташованих на щиті оператора міліамперметрів (поз.15б, 15г). Далі уніфіковані сигнали надходить до клемника контролера Х2, де він перетворюється на сигнал 0...2В за допомогою ввімкнених паралельно опорів. Сигнал 0...2В надходить до контролера де він проходить подальшу алгоритмічну обробку. Логічний сигнал в контролер, надходить до регулятора, який створює управляючий сигнал, який надходить до виходу контролера. Отриманий сигнал надходить до двох електромагнітних реле КV11 і КV12. Сигнал від електромагнітних реле надходить до блоку управління системи "Каскад" БУ-21 (поз. 15д) клем 2 і 10. За допомогою вбудованого в блок управління пакетного перемикача здійснюється перемикання контуру в автоматичний і ручний режими. Також тут встановлено кнопки, за допомогою яких здійснюється управління в ручному режимі. З блоку управління сигнал надходить до магнітного пускача ТМЕ-111 (поз. 15ж), який підсилює сигнал. 3 магнітного пускача підсилений сигнал надходить до виконавчого механізму МЭО-87р, який діє на робочий орган. Також з виконавчого механізму з клем 13, 14, 16 сигнал надходить до покажчика положення виконавчого механізму типу ДУП-М (поз. 15 е), який дає змогу оператору в ручному режимі регулювання спостерігати за положенням вентиля.

Також за допомогою контролера здійснюється аварійна сигналізація і захист печі від згасання полум'я. Від електродів контролю факелу (поз. 22а) сигнал надходить до дискретного входу контролера. Контролер керує положенням двох запірних клапанів аварійного захисту печі. Положенням вентилів керують електромагнітні реле KV17 і KV18. В електричній схемі управління передбачено можливість ручного управління клапанами. Аварійна галізація здійснюється за допомогою сигнальних ламп НL1З, НL16, НL17. Аналогічно здійснюється аварійна сигналізація і захист печі від згасання полум'я другого пальника. Так само аналогічно здійснюється аварійна сигналізація і захист від перевищення температури в топці, тиску газу та тиску в топці.

За допомогою кнопок SВ11 та SВ12 проводиться перевірка сигналізації і квітування звукового сигналу. Сигнал від кнопок надходить до дискретного входу контролера, де за допомогою алгоритму здійснюється управління сигнальними лампами та електричним дзвінком.

Принципова схема живлення

Всі пристрої автоматизації для своєї роботи потребують живлення. При виборі кількості блоків живлення БП-21 слід керуватися тим, що ці блоки здійснюють живлення напругою 24В блок живлення має два виходи . До виходу 1 відмикають навантаження зі струмом 0,3 А, до виходу 2 таке навантаження відмикають лише в тому випадку, коли блок 'БП' не з’єднується з блоком 'БК", в протилежному випадку навантаження цього виходу має бути не більшим 40 мА. Якщо потрібно живити споживачі з більшим споживанням допускається з'єднання блоків живлення паралельно.

Для блока БК-1 від блоків БП-21 живляться електромагнітні реле ПЭ-21,які споживають 333 мА:

Рк - 8 ВА - потужність електромагнітного реле.

Ік = 8/24 = 0,ЗА - споживаний струм,

крім того слід враховувати що ті пари реле "більше і менше", які ввімкнено на імпульсному виході для управління МЕО одночасно обидва бути ввімкненими не можуть. Отже загальний споживаний реле струм буде

Ізаг= Ік* 4=300 * 4= 1200мА

Для живлення цих споживачів потрібно живити блок БУТ-20 (6ОмА) і блок контролера БК-21 (280мА). Отже для живлення першого контролера потрібно:

(1200+60+280)/300=5,1/2=2,6-3 блока БП-21

Для блока БК-2:

Рк = 8 ВА - потужність електромагнітного реле.

Ік = 8/24 = 0,3А - споживаний струм.

Ізаг = Ік*2=З00*2=600мА

Отже для живлення другого контролера потрібно:

(600+60+280)300=3,1/2=1,6=2 блока БП-21

Для блока БК-3:

увімкається 12 сигнальних ламп:

Рзаг = 12* Рса

РСА = 3.5ВА

Рзаг = 12*3.5 = 42ВА

Ізаг = Рзаг /U = 42/24 = 1.75 А-загальний споживаний струм.

Один електричний дзвоник:

Ізаг = Рзаг /U = 7/24 = 0.29 А - загальний споживаний струм.

Отже для живлення третього контролера потрібно:

(1750+290+280)/300 = 5.6/2 = 28 = 3 блока БП-21

Для блока БК-4:

увімкається 7 сигнальних ламп:

Рзаг = 7* Рса

Рса = 3.5ВА

Рзаг = 7*3.5 = 24.5ВА

Ізаг = Рзаг/U = 24.5/24 = 1.02 А - загальний споживаний струм.

Отже для живлення четвертого контролера потрібно:

(1020+280)/З00 = 3.8/2 = 1.9 = 2 блока БП-21

Для функціонування системи автоматизації необхідне її електричне живлення.

Проектування систем електроживлення ведуть на основі завдання на основі проектування функціональної схеми автоматизації (аркуш 1), принципових електричних схем управління, регулювання та сигналізації (аркуш 2).

Принципову електричну схему живлення розробляють у такій послідовності:

§  вибирають джерела живлення;

§  вибираються та розраховуються щити та збірки живлення системи автоматизації;

§  проектується живильна мережа;

§  проектується розподільча система;

§  виконується принципова схема електроживлення.

Джерело живлення повинно забезпечити необхідні електроприймачам напругу і потужність, достатні для того, щоб відхилення напруги не перевищувало значень, при яких порушується нормальна робота електроприймачів:

§  контрольно-вимірювальні та регулюючі прилади +5% номінального;

§  апаратура схеми управління та сигналізації, включаючи реле -5 - +10% номінального.

У щитах і збірках живлення розташовують апаратуру захисту та управління живильної та розподільчої мережі. Їх вибір і розміщення повинні насамперед забезпечити надійність, зручність і безпеку експлуатації системи електроживлення.

Електроприймачі систем автоматизації, які встановлені на щитах управління і в релейних шафах, також і окремо стоячі, як правило, одержують живлення через щити та збірки живлення, котрі розташовані на мінімально можливих відстанях від відповідних електроприймачів.

Проектування живильної мережі системи електроживлення включає в себе вибір напруги, числа фаз і проводів, вибір конфігураційної живильної мережі та вирішення питань резервування; вибір та розміщення апаратів хисту та управління.

Вибір напруги живильної мережі визначається напругою у колах живлення приладів і засобів автоматизації з урахуванням напруг, прийнятих у системі постачання електроенергією об'єкта, що автоматизується. Найбільшого розповсюдження в системах електропостачання промислових підприємств отримали чотирьох провідні мережі трифазного змінного струму напругою 380/220 В з глухим заземленням нейтралі.

Вибір числа фаз і проводів живильної мережі відбувається в залежності від числа фаз і напруги живлення приладів і засобів автоматизації.

Вибір конфігурації живильної мережі відбувається в залежності від категорійності об'єкта, що автоматизується та розташування щитів та збірок живлення відносно джерел живлення.

Апарати захисту та управління в живильних мережах встановлюють в місцях приєднання до джерела живлення і на вводах у щити та збірки живлення систем автоматизації в нормально не заземлених фазних провідниках.

Вибір характеристик апаратів захисту та управління здійснюється з урахуванням основних вимог ПУЭ. Номінальна напруга Uн.а. апаратів захисту управління повинна бути більша або дорівнювати номінальній напрузі мережі Uн.с., а номінальний струм Ін.а., рубильника, пакетного вимикача, тумблера, автомата і плавкої вставки - більше або дорівнює розрахунковому (номінальному) струму кола Ір.

При виборі безінерційних запобіжників необхідно враховувати, що плавка вставка не повинна перегорати при короткочасних збільшеннях струму кола, наприклад при запуску електродвигунів.

При виборі характеристик апаратів захисту для двигунів необхідно враховувати пусковий струм двигуна:

Іпуск = Кд * Ін,

де кд - кратність пускового струму.

Зокрема, при виборі запобіжників для захисту електродвигуна Іп.вст, ≥0,4Іпуск , а при виборі струму уставки електромагнітного розмикаючого автомата

Іуст.ед.магн. ≥ 1,25Іпуск.

У колах управління та сиганалізації плавкі вставки запобіжників вибирають з умови:

Іп.вст. ≥ ∑Ір + 0,1∑Ів ,

де ∑Ір - номінальний сумарний струм, споживаний котушками апаратів, сигнальними лампами та іншими елементами схеми при її одночасній роботі; ∑Ів - найбільший сумарний струм, споживаний при вмиканні котушок апаратів, які вмикаються одночасно.

Для розрахунку струму плавкої вставки використовуємо формулу.

І = Рн/(Uн * соsφ) ,

де Рн - номінальна потужність електроприймача, Вт;

Uн - номінальна напруга електроприймача, В;

cosφ - коефіцієнт потужності.

Для внутрішнього освітлення:

І1 = 25/(220*0,95) = 0,12А → Івст.1 = 0,5А;

Для переносного обладнання:

І2      = 100/(220*0,95) = 0,48А →ІВСТ.2 = 0,5А;

І3= 100/(36*0,95) = 2,9А → Івст.4 = 4А;

Для знижувального трансформатора:

І4 = 100/(220*0,95) = 0,48А → Івст.3 = 0,5А;

Для міліамперметра М-1611:

І5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19.20,21,22 = 3,5/(36*0,95) = 0,1А → Івст.6 = 0,1 А;

Для гігрометра АПГ-206:

І23,24,25,26,27 = 800/(220*0,95) = 3,82А → Івст.6 = 4А;

Для тахометра ТЭРА-В:      

І28 = 100/(220*0,95) = 0,48А → Івст.6 = 0,5А;

Для блоків живлення БП-21:

І29,30,31,32,33,34,35,36,37 = 18/(220*0,95) = 0,08А → Івст.6 = 0,1А.

Проектне компонування мікропроцесорного контролера

Для контролера Р-130 до документації на замовлення відносять тільки специфікації, тому що таблицю розташування блоків контролера не виконують, оскільки блоки Р-130 та їх розміщення показують у завданнях на виготовлення щитів і пультів. З'єднання блоків контролера реалізується проектно у таблицях з'єднань щитів і пультів.

Специфікація для замовлення контролера Р-130 виконується у вигляді таблиці, причому у формулах блоків Р-130 застосовані такі позначення:

А-конструктивне виконання: П-приладове, Н-настінне.

Б - модель: 01, 21 - регулююча, 02, 22 - логічна, 03, 23 - неперервно-дискретна.

Моделі вибирають в залежності від функціонального призначення контролера.

В - модифікація; вибір модифікації проводиться в залежності від кількості входів-виходів.

Г - версія, на цьому етапі розвитку мікропроцесорних засобів номер версії збігається з номером моделі.

Д - вихідний аналоговий сигнал: 05 - 0...5 мА; 20 - 0(4)...20 мА; 00 -відсутній.

Е - наявність і довжина МБС-20 для приладових мереж: 0 - відсутній; 0,75 або 1,5 - довжина з'єднувача в метрах.

З - кліматичне виконання: без позначення - УХЛ 4.2; 0 - 04. (загальнокліматичне).

К - напруга живлення: 220 - 220 В; 240 - 240 В.

Л - тип датчика ЗДС - джерело електрорушійної сили; ТПП, ПР, ВР, ХА, ХК- тип термопари.

М - початкове значення вхідного сигналу ( зміщення ): 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 30, 40 - число відповідає початковому значенню у мілівольтах.

Н - діапазон зміни вхідного сигналу: 1, 2, 5, 10, 15, 25, 40, 60, 80, 100 - число відповідає діапазону в мілівольтах.

П- початкове значення вхідного сигналу ( зміщення ): 0, 10, 20, 25, 50, 75, 100, 150 - число відповідає початковому значенню в омах.

Р - діапазон зміни вхідного сигналу: 2,5; 5,0; 10; 15; 20; 30; 50; 100; 200 - число відповідає діапазону в омах.

Формули для замовлення блоків матимуть вигляд:

1.  БК-21/А-Б-В-Г-Д-Б-Ж-З

2.  ПН-21

3.  БП-21-К-Е-З

4.  БУТ-20-Л-М-Н-Ж-3

5.  БУС-20-П-Р-Ж-3

6.  БУМ-20-Ж-3

7.  БПР-20-Ж-3

8.  ШЛ-21-В-Е-Ж-3

9.  КБС-20,21,22,23

Враховуючи вищенаведені дані для замовлення першого регулятора формули матимуть вигляд:

1.  БК-21/Н-21-24-22-0,5-1,5-1,5

2.  ПН-21

3.  БП-21-220-0 (3шт.)

4.  БУТ-20-ХК-0-15-1,5

Для замовлення другого регулятора формули матимуть вигляд:

1.  БК-21/Н-21-24-21-0,5-1,5-1,5

2.  ПН-21

3.  БП-21-220-0 (2 шт.)

4.  БУТ-20-ХК-0-15-1,5

Для замовлення третього регулятора формули матимуть вигляд:

1.  БК-21/Н-21-24-22-0,5-1,5-1,5

2.  ПН-21

3.  БП-21-220-0 (Зшт.)

Для замовлення четвертого регулятора формули матимуть вигляд.

1.  БК-21/Н-21-24-22-0,5-1,5-1,5

2.  ПН-21

3.  БП-21-220-0 (2 шт.)

Проектне компонування пункту управління

Основними постами, з яких здійснюється управління технологічними процесами або виробництвом в умовах впровадження автоматизованих систем управління є: місцеві пункти управління, операторські, диспетчерські і центральні диспетчерські пункти. В даному курсовому проекті я обираю операторський пункт управління.

Страницы: 1, 2, 3