169140 (Розроблення системи автоматизації процесу очищення нікельмістких стічних вод), страница 3

Але далеко не всі виробничі процеси можна переривати. Тому надалі заплановано ввести можливість програмування контролера під час роботи на об'єкті, без переривання процесу управління.

4. Перспективною можливістю є і виконуюча система мови FBD стандарту IEC

61131-3. Міжнародні стандарти містять п'ять мов технологічного програмування. Проте контролер Р-130 має мову програмування, не відповідну цим стандартам. У перспективі планується адаптувати контролер до однієї із стандартних мов технологічного програмування.

Слід зазначити, що нова технологічна мова вводиться в модернізований варіант контролера шляхом підключення нової бібліотеки, що динамічно підключається, що дозволяє без істотних проблем виконувати на одному контролері завдання, що використовують різні бібліотеки. Однією з бібліотек, що підключаються, стане бібліотека нечіткої логіки, яка все ширше використовується в завданнях управління технологічними процесами.

Передбачається можливість створення бібліотек власних алгоритмів з програмуванням на мові С/С++.

Робота над розширенням можливостей контролера проводитиметься послідовно і упроваджуватися після ретельного тестування. Оновлення програмного забезпечення стане здійснюватися шляхом завантаження на твердотільний диск процесора контролера нових версій програм і бібліотек.

Архітектура Р-130М. Зміни в архітектурі контролера зв'язані із застосуванням недорогого IBM-PC-сумісного процесорного модуля в стандарті РС/104.

Спрощена архітектура контролерів Р-130 і Р-130М показана на мал.3.4

Рисунок 2.1 - Спрощена архітектура контролерів Р-130 (а) і Р-130М (б)

Як видно з малюнка, основні зміни пов'язані з підключенням процесора. Перетворювач інтерфейсу здійснює формування сигналів внутрішньої магістралі контролера, що управляють, а також перетворення сигналів комунікаційних портів контролера в гальванічно розв'язані сигнали інтерфейсів RS232, RS485 або ИРПС. Пропонований підхід дозволяє реалізувати наступну мережеву архітектуру.

Контролери Р-130 можуть бути підключені до контролера Р-130М за допомогою інтерфейсу ИРПС. При цьому Р-130М працюватиме не тільки як контролер, але і як шлюз мережі "Транзит". Тим самим здійснюється можливість інтеграції існуючого парку контролерів Р-130 в сучасні системи управління технологічними процесами.

Функціональні можливості шлюзу Р-130М нарощуватимуться, зокрема, будуть додані функції ведення архівів даних для контролерів Р-130.

Для зв'язку контролерів Р-130М можуть бути використані інтерфейси RS485 Modbus і Ethernet (мал.3.6). У багатьох випадках, наприклад при поганій передбаченості доступу до Ethernet, доцільно використовувати для зв'язку між контролерами інтерфейс Modbus, а Ethernet використовувати для зв'язку з верхнім рівнем системи управління.

Програмне забезпечення контролера базується на операційній системі жорсткого реального часу RTOS-32 фірми On Time Informatik.

Програмне забезпечення розроблене на мові С++.

Конфігурація контролера встановлюється відповідно до інформації, що міститься у файлі конфігурації контролера.

Всі завдання зберігаються в окремих файлах, які містять інформацію про конфігурацію завдання і програму, що інтерпретується. Кожне завдання може мати декілька файлів настройок (наприклад, в них можуть бути відбиті особливості, рецепти технологічного процесу, що використовує одне і те ж завдання).

Кожне завдання виконується під управлінням інтерпретатора мови функціональних блоків в окремому потоці.

Алгоритми реалізовані у вигляді динамічно компонованих бібліотек (аналогічно бібліотекам Windows. DLL) і підключаються залежно від вимог, що пред'являються завданнями.

Склад програмного забезпечення контролера:

RTOS-32.

Об'єктно-орієнтований інтерфейс.

Підсистема введення/висновку.

Інтерпретатор мови функціональних блоків.

Редактор мови функціональних блоків.

Підсистема оперативного управління і настройки.

Комунікаційна підсистема.

Бібліотеки інтерпретатора.

Бібліотеки підтримки.

Підсистема діагностики.

Переваги нового контролера Р-130М:

Збережені всі функціональні можливості контролера

Р-130 (включаючи підтримку бібліотеки алгоритмів) і габарити - приєднувальні розміри.

Виключені всі помилки програмного забезпечення контролера Р-130.

Проведена комплексна модернізація апаратного забезпечення.

Застосована вбудована операційна система реального часу RTОS-32.

Є фізичні інтерфейси - ИРПС RS232, RS 485.

Здійснюється підтримка протоколів "Транзит", Modbus і Ethernet TCP/IP.

Програмування і завантаження призначених для користувача програм, нових версій програмного забезпечення з верхнього рівня через ті, що є u1080 інтерфейсні канали.

Використовується вища точність математичної обробки сигналів.

Є можливість створення бібліотек власних алгоритмів з програмуванням на мові С/С++.

Тепер необхідно підібрати засоби автоматизації, які працюватимуть в комплекті з Р- 130М. При їх виборі повинні враховуватися наступні чинники:

вид, величина і межі вимірювання контрольованого параметра;

необхідна точність вимірювань;

необхідна швидкодія;

конструкція апаратів і режими їх роботи;

умови монтажу, обслуговування і ремонту;

економічні показники.

Для вимірювання кислотності стоків вибраний рН-метр, що складається з чутливого елементу ДПг-4М (погружного) і перетворювача П-201.

Для вимірювання концентрації вибраний аналізатор змісту металів в розчинах "Спектр-4А"; він дозволяє здійснювати вимірювання концентрації нікелю і заліза з високою точністю. Датчиком рівня в збірці стоків є акустичний рівнемір ЭХО-3, що складається з акустичного перетворювача АП і перетворювача передавального вимірювального ППИ-3. Для вимірювання тиску в магістралі вибраний "Сапфір 22ДИ". Як вторинні прилади використовується трьохканальний самописний прилад А-543. Пускач ПМЕ-111 забезпечує роботу електродвигуна. Як регулюючий орган вибраний замочно-регулюючий клапан 15с920нж. А також вибраний замочний клапан 15нж940п, який встановлений для дистанційного керування.

2.3 Опис функціональної схеми автоматизації

Функціональна схема автоматизації є основним технічним документом, на підставі якого розробляється вся решта схем по автоматизації і складається специфікація на замовлення приладів та засобів автоматизації.

На схемі представлено основне і допоміжне устаткування, а також всі засоби автоматизації. Розглянемо найважливіші контури контролю, регулювання і сигналізації.

2.3.1 Регулювання рівня стоків в збірнику

Контроль рівня в збірці стоків здійснюється на акустичному рівнемірі ЭХО-3 (поз.1-1, 1-2), що складається з акустичного перетворювача (АП) і перетворювача передавального вимірювального (ППИ-3). АП перетворює електричний імпульс, що підводиться до нього, в акустичний і перетворить відбитий імпульс від поверхні контрольованого середовища назад в електричний. ППИ-3 вимірює перетворення часу запізнювання відбитого імпульсу щодо посланого зондуючого у вихідний уніфікований сигнал постійного струму 0-5 мА. Вихідний сигнал обробляється контролером Р-130М (поз.1-4). Він контролює величину рівня і при його відхиленні відпрацьовує регулюючу дію. Вихідний сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ-10, що входить до складу Р-130М (поз.1-5). Далі сигнал йде на електропривод (поз.1-6), який переміщенням штока клапана змінює кількість нікельмістких стічних вод, що поступають в збірку. Крім того, за допомогою трьохканального вторинного самописного приладу А-543-262 здійснюється реєстрація кількості стоків. У разі критичного рівня спрацьовує схема сигналізації, про що свідчать сигнальні табло.

2.3.2 Регулювання рН стоків

Кислотність стоків в збірці вимірюється потенціометричним методом. Датчиком є чутливий елемент типу ДПг-4М (погружний) (поз.2-1). Для перетворення ЕДС чутливого елементу в уніфікований сигнал постійного струму застосований перетворювач П-201 (поз.2-2). Далі сигнал обробляється контролером Р-130М (поз 1-4), який контролює величину і при розузгодженні видає регулюючу дію. Цей сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ (поз.2-3). Він управляє виконавчим механізмом МЕП-2500 (поз.2-5), який переміщенням штока клапана змінює витрату сірчаної кислоти в збірку стоків, тим самим змінюючи рН стоків. За допомогою трьохканального самописного приладу А-543 проводиться реєстрація кількості сірчаної кислоти.

Функціональна дія контуру регулювання рН в другій збірці шляхом подачі вапняного молока (поз.5-15-4) проводиться аналогічним чином.

2.3.3 Контур контролю рівня в збірці

Контроль рівня стоків в збірці здійснюється акустичним рівнеміром ЭХО-3 (поз.3-1, 3-2), що складається з акустичного перетворювача (АП) і перетворювача передавального вимірювального (ППИ-3). АП перетворить електричний імпульс, що підводиться до нього, в акустичний і перетворить відбитий імпульс від поверхні контрольованого середовища назад в електричний. ППИ-3 вимірює перетворення часу запізнювання відбитого імпульсу щодо посланого зондуючого у вихідний уніфікований сигнал постійного струму 0-5 мА. Вихідний сигнал поступає на контролер Р-130М (поз.1-4), який контролюється ним і у разі критичного рівня спрацьовує сигналізація, про що свідчить сигнальне табло.

2.3.4 Регулювання концентрації нікелю

Для вимірювання концентрації міді вибраний аналізатор вмісту металів в розчинах типу "Спектр-4А" (поз.4-1, 4-2, 4-3), в комплект якого входять спектрометричний пристрій, пристрої аналогової реєстрації і цифрової обробки інформації. Дія аналізатора заснована на методі спектрометрії, атомної абсорбції полум'я. Сигнал з аналізатора поступає на контролер Р-130М (поз.1-4), який контролює величину концентрації і при її розузгодженні виробляє дію, що управляє. Цей сигнал блоком посилення потужності БУМ (поз.4-4). Далі сигнал поступає на електропривод (поз.4-5), який переміщенням штока клапана спускає стічні води із збірки на очищення в гальванокоагулятор.

2.3.5 Регулювання концентрації заліза

Для вимірювання концентрації вибраний аналізатор змісту металів в розчинах типу "Спектр-4А" (поз.6-1, 6-2, 6-3), в комплект якого входять спектрометричний пристрій, пристрої аналогової реєстрації і цифрової обробки інформації. Дія аналізатора заснована на методі спектрометрії, атомної абсорбції полум'я. Сигнал з аналізатора поступає на контролер Р-130М (поз.6-4), який контролює величину концентрації і при її розузгодженні виробляє дію, що управляє. Цей сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ (поз.6-5). Далі сигнал поступає на виконавчий механізм МЭП-2500 (поз.6-6), який переміщенням штока клапана змінює витрату хлорного вапна.

2.3.6 Регулювання рівня мулу

Регулювання рівня мула у відстійнику здійснюється за допомогою акустичного рівнеміра ЭХО-3 (поз.7-1, 7-2), що складається з акустичного перетворювача (АП) і перетворювача передавального вимірювального (ППИ-3). АП перетворить електричний імпульс, що підводиться до нього, в акустичний і перетворить відбитий імпульс від поверхні від поверхні контрольованого середовища назад в електричний. ППИ-3 вимірює перетворення часу запізнювання відбитого імпульсу щодо посланого зондуючого у вихідний уніфікований сигнал постійного струму 0-5 мА. Вихідний сигнал обробляється контролером Р-130М (поз.6-4). Він контролює величину рівня і при його відхиленні відпрацьовує регулюючу дію. Вихідний сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ, що входить до складу Р-130М (поз.7-3). Він управляє електроприводом (поз.7-4), який переміщенням пережимних траверс затвора, що змінює кількість мула, що виходить з відстійника.

Функціональна дія контуру регулювання мула в другому відстійнику (поз.8-18-4) проводиться аналогічним чином.

2.3.7 Регулювання рівня освітленої води

Контроль рівня освітленої води в першому баку здійснюється на акустичному рівнемірі ЭХО-3 (поз.9-1, 9-2), що складається з акустичного перетворювача (АП) і перетворювача передавального вимірювального (ППИ-3). АП перетворить електричний імпульс, що підводиться до нього, в акустичний і перетворить відбитий імпульс від поверхні від поверхні контрольованого середовища назад в електричний. ППИ-3 вимірює перетворення часу запізнювання відбитого імпульсу щодо посланого зондуючого у вихідний уніфікований сигнал постійного струму 0-5 мА. Вихідний сигнал обробляється контролером Р-130М (поз.6-4). Він контролює величину рівня і при його відхиленні відпрацьовує регулюючу дію. Вихідний сигнал посилюється блоком посилення потужності БУМ, який входить до складу Р-130М (поз.9-3). Далі сигнал поступає на електропривід (поз.9-4), який переміщенням штока клапана змінює кількість освітленої води, що виходить з першої буферної місткості.

Функціональна дія контуру регулювання рівня освітленої води в другій буферній місткості (поз.10-110-5) проводиться аналогічним чином.

2.3.8 Контроль та сигналізація тиску стислого повітря

Контур контролю і сигналізації тиску стислого повітря працює таким чином. Датчиком є вимірювальний перетворювач тиску САПФІР - 22ДИ (поз.11-1). Він виробляє уніфікований струмовий сигнал 0-5 мА, що поступає на блок контролера Р-130М (поз.10-3). Сигнал, що поступив на контролер, контролюється і у разі досягнення ним аварійних значень спрацьовує схема блокування, на пульті запалюється світове табло HL5.

Функціональна дія контурів контролю тиску в гальванокоагулятор (поз.12-1), на фільтр-прес (поз.13-1) проводиться аналогічним чином.

2.3.9 Контур дистанційного керування електродвигуном

Запуск електродвигуна насоса здійснюється пускачем магнітоелектричним ПМЕ-11 (поз.14-1). Напруга на пускач подається за допомогою кнопки КУ-123-12 (поз.14-2), що знаходиться на пульті управління.