Роголев ВКР (1189727), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

2.2 Предлагаемый принцип системы разрежения топки котла

Для автоматизации работы разрабатываемой системы была выбрана автоматическая система управления на базе программируемого контроллера КРОСС - 500 (является самым главным процессором, на который сводятся все поступающие сигналы с датчиков и устройств), и составляющих устройств, датчиков и механизмов, необходимых для автоматизации системы управления электропривода в системе разрежения котла БКЗ - 160 - 100 ГМ. Структурная схема автоматического управления представлена на рис. 2.1 (приложение 2)

С помощью программного обеспечения (ISaGRAF — инструментальная графическая среда разработки прикладных программ для программируемых логических контроллеров на языках стандарта IEC 61131-3 и IEC 61499, позволяющая создавать локальные или распределенные системы управления) и кабелей-переходников, через персональный компьютер (ПК), в блок центрального процессора (БЦП) контроллера КРОСС-500 прошивается, т.е. записывается программа. Так же, с помощью определенного программного пакета, установленного на ПК (например SCADA - предназначенного для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления), возможно изменять различные коэффициенты и т.п.

Технологический процесс работы системы разрежения котлоагрегата начинается с преобразования измеряемой величины (давления-разрежения), которая поступает на датчик давления (Метран-100), в цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485. Этот сигнал поступает на аналоговый модуль ввода микроконтроллера. Так же поступает сигнал с задатчика ручного (РЗД-22 – ручная установка сигналов задания для стабилизирующих регуляторов и регуляторов соотношения) на аналоговый модуль ввода.

На БЦП, контроллера КРОСС-500, через модули ввода поступают сигналы с Метран-100 и РЗД для дальнейшей корректировки сигнала. Далее в БЦП выполняется предварительная обработка сигналов.

В схеме присутствует блок ручного управления (далее БРУ-32), предназначенный для переключения и индикации режимов цепей управления исполнительными устройствами, отображения положений регулирующих органов исполнительных устройств. Управление механизмом осуществляется за счет ручного переключения с автоматического режима управления на ручной и обратно, кнопочное управление интегрирующими исполнительными механизмами, световая индикация выходного сигнала регулирующего устройства с импульсным выходным сигналом, отображение положения регулирующего органа на стрелочном индикаторе.

При автоматическом режиме управления на БРУ-32 приходят поступающие сигналы (1б-больше; 2м-меньше) коммутирующие по напряжению с блока А32 контроллера КРОСС-500. Блок А22 входных сигналов КРОСС-500 оповещает нас о том, что БРУ-32 переведен в автоматический режим управления для дальнейшей работы контроллера и управления им. В свою очередь с КРОСС-500 поступают сигналы на исполнительный механизм (МЭО-630), посредством БРУ-32 и дальнейшего вывода на пускатель бесконтактный реверсивный (ПБР-3А), воздействующий на МЭО-630 (происходит пуск двигателя в одну сторону, либо другую). В конечном итоге происходит воздействие на открытие или закрытие регулирующей заслонки, для выброса дымовых газов посредством дымососа, далее через дымовую трубу в атмосферу.

При ручном режиме управления рабочий персонал (машинист), расположенный на щите управления (ЩУ), наблюдает и контролирует показания приборов. При необходимости машинист регулирует параметры посредством кнопочного управления (больше - меньше), расположенного на передней панели БРУ-32. При нажатии на одну из кнопок управления высвечивается первая или вторая световая индикация, в зависимости от выходного сигнала. В приложении 3 представлена принципиальная схема регулятора разрежения, а также подключение датчика - КРОСС.

В настоящее время за выполнением практически всех технологических процессов отвечает оператор - машинист. Он самостоятельно, пользуясь собственными знаниями и опытом, управляет работой электроприводов системы разряжения и отслеживает выполнение заданных условий. Это требует большого внимания и точности. Разрабатываемая система управления позволит значительно уменьшить нагрузку оператора - машиниста.

Так как у КРОСС-500 есть возможность взаимодействовать с программным обеспечением SCADA, следовательно с целью удешевления расходов на показывающие приборы (цифровые) необходимо внедрение модернизации в системе разрежения.

Рисунок 2.1 – Предлагаемая система разрежения

2.3 Выбор автоматической системы управления

2.3.1 Описание и работа контроллера КРОСС - 500

Для автоматизации работы котла выбираем программируемый контроллер КРОСС - 500.

Основное назначение контроллера КРОСС-500 - построение эффективных систем автоматизации различных технологических объектов. Контроллер КРОСС-500 (контроллер) является модернизацией и дальнейшим развитием контроллера для распределенных открытых систем КРОСС. Контроллер предназначен для решения следующих типовых задач автоматизации:

• сбор информации с датчиков различных типов и ее первичная обработка (фильтрация сигналов, линеаризация характеристик датчиков, «офизичивание» сигналов и т.п.);

• выдача управляющих воздействий на исполнительные органы различных типов;

• регулирование прямых и косвенных параметров по различным законам;

• логическое, программно-логическое управление технологическими агрегатами, автоматический пуск и останов технологического оборудования;

• математическая обработка информации по различным алгоритмам;

• регистрация и архивация технологических параметров;

• обмен данными с другими контроллерами в рамках контроллерной управляющей сети реального времени;

• аварийная, предупредительная и рабочая сигнализация, индикация значений прямых и косвенных параметров;

• обслуживание устройств верхнего уровня, прием и исполнение их команд; выдача значений параметров и различных сообщений на панель оператора;

• обслуживание технического персонала при наладке, программировании, ремонте, проверке технического состояния контроллера;

• самоконтроль и диагностика всех устройств контроллера в непрерывном и периодическом режимах, вывод информации о техническом состоянии контроллера обслуживающему персоналу.

Управление объектом осуществляется с помощью технологической программы пользователя (ТПП), созданной пользователем на технологических языках программирования системы ISaGRAF.

2.3.2 Основные области применения

Основные области применения контроллера – системы автоматизации технологических объектов широкого класса в различных отраслях энергетики, машиностроения, металлургической, химической, горнодобывающей промышленности и связи, агропромышленного комплекса. Контроллер ориентирован на построение недорогих систем различной алгоритмической и информационной (число каналов) сложности:

• макро-систем (до 3840 каналов);

• миди-систем (64-128 каналов);

• мини-систем (16-64 каналов).

2.3.3 Отличительные особенности и функциональные возможности. Интеллектуальная система ввода-вывода

Все модули ввода-вывода (МВВ), в том числе модули и блоки ввода-вывода постоянного и проектно-компонуемого состава, имеют встроенный бортовой микропроцессор, выполняющий независимо и асинхронно по отношению к блокам центрального процессора (БЦП), различные функции ввода-вывода, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, предварительной обработке сигналов (фильтрация, линеаризация и т.п.), задаваемые программно, а также широтно-импульсное модулирование импульсных выходных сигналов, непрерывную диагностику (короткое замыкание, обрыв) входных аналоговых каналов.

2.3.4 Динамические качества

Высокие динамические качества контроллера обеспечиваются следующими средствами:

• высокой производительностью БЦП;

• цикл обслуживания одного МВВ, в зависимости от скорости обмена, составляет от 3 мс (при скорости 1 МБод);

• обмен данными МВВ с БЦП производится по нескольким (до четырех) полевым шинам, работающим независимо и асинхронно;

• параллельным выполнением функций: ввода-вывода сигналов и их предварительной обработки модулями;

• автономным выполнением собственной ТПП программируемым микроконтроллером МК1, или Т-МК1, с меньшим, по сравнению с циклом БЦП, временем цикла;

специальной организацией вычислительного процесса, обеспечивающей минимальное время инициализации контроллера при его рестарте (перезапуске) для безударности его переключений по различным причинам (просечки питания, переход на резерв и т.п.).

Время восстановления выходов контроллера (удар по объекту) составляет до 100 мс, время восстановления функционирования контроллера (нечувствительность объекта) – до 300 мс. Для микроконтроллеров МК1 или Т-МК1 время рестарта составляет всего 64 мс.

2.3.5 Надежность, живучесть и отказоустойчивость

Контроллер обеспечивает высокую надежность управления технологическим процессом благодаря принятым мерам обеспечения собственной высокой надежности и живучести. Базовый уровень надежности обеспечивается следующими средствами:

• использование элементной базы ведущих зарубежных фирм;

• резкое снижение числа межблочных контактных соединений и длины линий связи за счет использования последовательных полевых шин (2-4 сигнальных провода);

• использование высоконадежного программного обеспечения, имеющего сотни тысяч инсталляций (операционная система RTOS-32, исполнительная подсистема ISaGRAF, сетевое ПО);

• непрерывная диагностика МВВ, наличие сторожевых таймеров во всех МВВ;

• защита дискретных выходов МВВ от короткого замыкания;

• SMD-монтаж, автоматизированная сборка и контроль модулей, современное производство, сертификат качества по ISO 9001:2000 (TÜV SERT).

Базовый уровень живучести обеспечивается следующими средствами:

• возможность автономного дублирования на блоках контроля и управления особо ответственных функций центрального процессора (защиты, блокировки, регулирование и т.п.);

• возможность «горячей» замены МВВ.

2.3.6 Программная совместимость с другими контроллерами

Соответствие международным стандартам открытых систем обеспечивает системную и программную совместимость контроллеров с изделиями других фирм, поддерживающих данные стандарты, в рамках одной АСУ ТП.

Стандарты распространяются на следующие средства контроллеров:

• операционная система реального времени (RTOS-32);

• технологические языки программирования системы ISaGRAF;

• контроллерные промышленные сети (ModBus, Ethernet);

• полевые сети (ModBus);

• механизмы обмена со SCADA-системами (OPC сервер).

2.3.7 Показатели надежности

Средняя наработка на отказ соответствует указанной в таблице 2.1

Средний срок службы контроллера не менее 10 лет.

Таблица 2.1 – Средняя наработка на отказ

	Средняя наработка
Наименование канала	на отказ, ч,
	не менее
Канал аналоговых сигналов модулей AI1-8, AIO1-8/4, AIO1-0/4,
AIO1-8/0, TC1-7, TR1-8;	70 000
аналоговых ячеек модулей ADIО1, AIO2; микроконтроллера МК1;
блоков T-ADIО1, Т-МК1
Канал дискретных сигналов модулей DIО1-8/8, DI1-16, DО1-16;
дискретных ячеек модуля ADIО1; микроконтроллера МК1;	100 000
блоков T-ADIО1, Т-МК1, T-DIO1.

2.3.8 Состав контроллера

Контроллер КРОСС-500 является проектно-компонуемым изделием, состав которого определяет пользователь в зависимости от решаемых задач. Компоновка контроллера осуществляется блоками, модулями и другими изделиями, входящими в его состав.

Характеристики

Список файлов ВКР