Выбор и обоснование комплекса технических средств системы управления тепловым режимом шахтной

      ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL предназначен для снятий показаний измерений датчиков давления, разряжения, расхода, газоанализатора и датчиков положения задвижек.

      Данный  контроллер используется и как для  мониторинга, так и для управления.

      Управление  осуществляется за счет задвижек 7 и 10, которые управляются приборами  ОВЕН ПКП1.

      Промышленный  компьютер представляет из себя рабочую  станцию, на котором установлены следующие программы:

      - OPC Melsec FX Server;

      - Merz OPC Server;

      - MasterSCADA.

      OPC Melsec FX Server предназначен для связи промышленного компьютера с контроллером ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL, Merz OPC Server для связи с измерителем-регулятором ТРМ-138, а MasterSCADA для отображение измеряемых параметров и управления.

 

3 Выбор и обоснование   комплекса технических средств системы управления тепловым режимом шахтной  

3.1 Выбор контроллера 

     В качестве управляющего средства выбран промышленный программируемый логический котроллер ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL.

     Программируемый логический котроллер ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL - это специализированное компьютеризированное устройство, используемое для автоматизации технологических процессов.

     В отличие от компьютеров общего назначения, ПЛК имеют развитые устройства ввода-вывода сигналов датчиков и исполнительных механизмов, приспособлены для длительной работы без серьёзного обслуживания, а также для работы в неблагоприятных условиях окружающей среды.

     Устройство  имеет токай же принцип работы как и у обычных логических контроллеров, но реле и контакты (кроме входных и выходных) виртуальные, то есть в виде программы микроконтроллера. В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, поэтому за этими процессорами остаётся название ПЛК. В современных логических контроллерах числовые операции реализуются наравне с логическими, но в большинстве приложений по прежнему преобладают логические команды. В программируемых логических контроллерах обеспечивается доступ к отдельным битам памяти.

     ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL не имеют развитых средств интерфейса, типа клавиатуры и дисплея, устанавливаются в шкафах, их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами - устройствами на базе ПК или ноутбука, со специальным программным обеспечением, а возможно и со специальными интерфейсными платами. В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с системами человеко-машинного интерфейса: операторскими панелями или рабочими местами операторов на базе ПК. Датчики и исполнительные устройства подключаются к ПЛК или централизованно: в стойку ПЛК устанавливаются модули ввода-вывода, подключенные к датчикам и исполнительным устройствам отдельными проводами, или по методу распределённой периферии, когда удалённые от ПЛК датчики и исполнительные устройства связаны с ПЛК через промышленную сеть.

     ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL представляет собой широко распространенный контроллер, с возможностью увеличения количества входов и выходов до 128, функциональность которого можно повысить с помощью набора специальных модулей.

     ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL включает в себя три уровня:

     - уровень ввода;

     - уровень обработки;

     - уровень вывода.

     Уровень ввода включает встроенные входные  контактные клеммы или входные клеммы расширения, к которым подключаются входные устройства приложения, например, конечные переключатели, транзисторные датчики и так далее. Когда входное напряжение достигает заданного уровня, вход активизируется. Активный вход может быть считан ПЛК.

     Центральный процессор (уровень обработки) является главным компонентом ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL, который выполняет и управляет всеми процессами в системе.

     Уровень вывода включает встроенные выходные контактные клеммы и выходные клеммы расширений, которые управляются ЦП. Анализируя условия на входах, ЦП включает соответствующие выходы, активизируя такие устройства машины, как лампы, сирены, реле, соленоиды или двигатели.

     Эти три уровня ПЛК управляются написанной пользователем программной, называемой релейной диаграммой, соответствующей  структуре аппаратных цепей. Связь между входами и выходами управляется логическими элементами в релейной диаграмме. Вместо аппаратных цепей ПЛК работаем с логическими элементами программы, что намного упрощает модификации и усовершенствования машины.

     Характеристики  ПЛК серии FX:

     - Встроенный блок электропитания. Большинство ПЛК этой серии имеют встроенный блок питания, для которого требуется электросеть100-240 В переменного тока.

     - Встроенный ввод-вывод. Каждый главный блок имеет определенное количество входов и выходов. На входы подается сигнал постоянного тока. Для всех моделей предлагаются версии с релейным и транзисторным выходом; в некоторых имеются симисторные выходы.

     - Типичные команды. Хотя более совершенные ПЛК включают расширенные наборы команд, все ПЛК поддерживают по меньшей мере систему типичных команд, включающую 20 базовых и 35 прикладных команд.

     - Дополнительные встроенные специальные функциональные возможности. Например, все ПЛК серии FX включают встроенный высокоскоростной счетчик (или несколько высокоскоростных счетчиков).

     Основные  особенности ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL:

     -  от 14 до 128 входов и выходов;

     -  высокая скорость обработки (до 0,55 мкс на одну логическую операцию);

     -  большой объем программы (8000 шагов) и областей операндов;

     -  встроенное регулирование позиционированием;

     -  обширный выбор специальных и расширительных модулей для индивидуальных требований;

     -  встроенное ПИД-регулирование;

     -  возможность подключения к открытым сетям;

     -  встроенные часы;

     -  удобное программирование в среде Microsoft Windows;

     -  обработка аналоговых сигналов при использовании дополнительных расширительных адаптеров.

     Технические характеристики ПЛК MITSUBISHI FX1N-24MR-ES/UL представлены в приложении А. 

3.2  Выбор первичных  приборов, характеристика  измеряемых сигналов  от шахтной печи, используемых для управления 

     Типы  измеряемых сигналов для управления тепловым режимом шахтной печи:

     - расход воздуха и кислорода в трубопроводе;

     - давление воздуха в трубопроводе;

     - соотношение кислорода в воздухе;

     - разряжение в печи;

     - температура в печи и в трубопроводе;

     - положение задвижки.

     Для измерения расхода воздуха и кислорода в трубопроводе, давления воздуха, разряжения печи применимы датчики серии Метран-100.

     Для измерения соотношения кислорода  в воздухе применим газоанализатор ГТМ-5101М.

     Для измерении температуры в печи (температурный диапазон в печи от 0 до 1500 ⁰С) и трубопроводе применимы термопары ТПП (S).

     3.2.1 Датчики серии Метран-100

     Интеллектуальные  датчики давления серии Метран-100 предназначены для измерения  и непрерывного преобразования в  унифицированный аналоговый токовый сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола НАРТ, или цифровой сигнал на базе интерфейса Р5485 следующих входных величин:

     - избыточного давления (Метран-100-ДИ);

     - абсолютного давления (Метран-100-ДА);

     - разрежения (Метран-100-ДВ);

     - давления-разрежения (Метран-100-ДИВ);

     - разности давлений (Метран-100-ДД);

     - гидростатического давления (Метран-100-ДГ).

     Управление  параметрами датчика:

     - кнопочное со встроенной панели;

     - с помощью НАРТ-коммуникатора  или компьютера;

     - с помощью программы IСР-Master и  компьютера или программных средств АСУТП. Встроенный фильтр радиопомех. Внешняя кнопка установки «нуля». Непрерывная самодиагностика.

     Измеряемые  среды: жидкости, пар, газ, в т.ч. газообразный кислород и кислородосодержащие газовые смеси; пищевые продукты.

     Диапазоны измеряемых давлений:

     - минимальный 0-0,04 кПа; 

     - максимальный 0-100 МПа. 

     Основная  погрешность измерений: до ±0,1% от диапазона.

     Диапазон  перенастроек пределов измерений: до 25:1.

     Исполнения  по ГОСТ 12997:

     - обыкновенное;

     - взрывозащищенное (Ех, Вн);

     - для эксплуатации на АС.

     Межповерочный интервал - 3 года. 

     3.2.2 Газоанализатор ГТМ-5101М 

     Газоанализатор  предназначен для непрерывного автоматического  измерения объемной доли кислорода в различных средах, в том числе и в сложных (коксовый газ, ферросплавный газ ГТМ-5101М-1).

     Область применения: в агрегатах ТЭЦ, ГРЭС, АЭС (электролизное производство, анализ отходящих газов, анализ воздуха), в нефте- и газоперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслях.

     Тип газоанализатора - стационарный.

     Принцип работы - термомагнитный.

     Способ  забора пробы - принудительный.

      Основные  технические характеристики представлено в таблице 6. 

      Таблица 6 – Технические характеристики газоанализатора ГТМ-5101 

 

 

      Продолжение таблицы 6