Автоматизация напорного ящика закрытого типа БДМ

Это накладывает ограничение на напряжение питания базового модуля, т.к. все модули расширения имеют напряжение питания 12/24 В. Для построения системы управления используются модули расширения с напряжением питания 24 В (LOGO!AM2 Pt-100). Соответственно, необходимо использовать блок питания для понижения и выпрямления питающих напряжений, то и базовый модуль выбирается на напряжение питания 24 В. Характеристики модуля Siemens LOGO! 24 RCE: Питание: 24В;Дискретные входы: 8 (4 могут выполнять функции аналоговых);Дискретные выхода: 4 (отдача тока, транзисторные);Встроенный контроллер EthernetДополнительные возможности: расширение функционального потенциала модулями ввода/вывода.Технические характеристики базового модуля представлены в таблице 5.

5.Таблица 5.5 — Технические характеристики LOGO!24RCE:Источник питания:

Параметры входного напряжения24 В (ток постоянный) Допустимый диапазон20.

4 … 28,8 В (ток постоянный) Защита от обратной полярности.

ПрисутствуетПотребление тока — 24 В (ток постоянный).

0 … 75мА;0,3А на выход.

Потери мощности — 24 В (ток постоянный).

1.0 … 1,8ВтЦифровые входы:

Количество входов8Потенциальная развязка.

НетКоличество быстродействующих входов4 (I3, I4, I5, I6) Параметры входной частоты: Нормальный вход Быстродействующий входмакс. 4Гц макс. 5кГцПараметры входного напряжения L+: Сигнал 0 Сигнал 1< 5 В (ток постоянный) > 12 В (ток постоянный) Аналоговые входы:

Количество2 (I7 = AI1, I8 = AI2) Диапазон0 … 10 В (ток постоянный).

входной импеданс 78 кОмВремя цикла, за которое происходит формирования аналоговых значений300мс.

Входное напряжение (max)28,8 В (ток постоянный) Длина линии (экранированная витая пара).

10мЦифровые выходы:

Количество4Характеристика выходов.

РелейныйПотенциальная развязкада.

Управление цифровым входомда.

Выходное напряжение.

ПитающееВыходной ток0,3A (max)Модули расширения.

Эти модули предназначены для увеличения количества входных и выходных сигналов логических модулей LOGO! К каждому логическому модулю LOGO! может подключаться до 8 модулей расширения, что обеспечивает до 24 входных дискретных сигналов и до 8 выходных дискретных сигналов или до 16 входных дискретных сигналов и до 2 выходных аналоговых сигналов. Внутренняя шина модулей LOGO! DM не имеет устройств гальванического разделения цепей. Поэтому напряжение питания и род тока модуля расширения должны совпадать с аналогичными параметрами модуля, к которому он подключается. Для исключения ошибок при монтаже все модули LOGO! DM оснащены кодировочными пазами и штифтами. Для обеспечения требуемой функциональностисистемы управления в соответствие с ТЗ необходимо использовать совместно с базовым модулем модули расширения:

Модуль расширения для ввода аналоговых сигналов температуры LOGO! AM2 PT100;Модуль расширения для ввода/вывода дискретных сигналов LOGO! DM8 24;Текстовый дисплейLOGO TD. Рассмотрим технические параметры данных модулей расширения. Модуль ввода аналоговых сигналов LOGO! AM2 PT100Для подключения аналогового датчика температуры в соответствии с требованиями ТЗ необходимо использовать соответствующий модуль расширения. Выбор обусловлен тем, что модуль специально разработан использования в составе ПЛК LOGO! непосредственно с заданным преобразователем температуры Pt-100. Для измерения температуры используетсярезистивный датчик PT100. Он сконструированы для измерения температуры газообразных и жидких веществ. Температурный диапазон применения датчика от 0 до 200 °C. Технические параметры модуля представлены в таблице 5.6Таблица 5.6 — Технические характеристики LOGO! AM2 PT100: Блок питания:

Показатели входного напряжения12/24 В (ток постоянный) Параметры допустимого диапазона10,8…28,8 В (ток постоянный) Интенсивность потребления тока25…

50мАМощность потерь в условиях• 12В• 24В0,5…0,6Вт0,6…1,2ВтПотенциальная развязканет.

Защита от обратной полярности.

Высокая эффективность.

Заземляющая клеммадля подключения земли/ экрана аналоговой измерительной линии.

Входы датчиков:

Количество2ТипRTD Pt100Подключение датчиков• 2-хпроводной метод• 3-хпроводной методдада.

Диапазон измерения-50°C…+200°C-58°F…+392°FИзмерительный ток Ic1,1мАТемп повторения измерений.

Зависит от конфигурации, как правило — 50мс.

Разрешающая способность0.

25°CГраницы ошибки• 0°C…+200°C• -50°C…+200°Cкасательно конечного значения диапазона измерения:+/- 1.

0%+/- 1.

5%Потенциальная развязканет.

Длина кабеля (экранированного).

10 метров.

Подавление помех частотой55ГцМодуль ввода-вывода дискретных сигналов LOGO! DM8 24Поскольку базовый модуль имеет только 4 дискретных выхода, а по ТЗ необходимо не менее 5, то, в соответствии с ТЗ, необходимо использовать дополнительный модуль расширения для ввода/вывода дискретных сигналов. Как было указано выше, выбираем модуль с напряжением питания 24 В. Поскольку для управления исполнительными элементами используетсяподключения типа «сухой контакт», то выбираем модуль с реле в выходных каналах. Модуль ввода вывода LOGO! DM8 24R: Параметры питания: ≅24В;Количество дискретных входов: 4;Количествовыходов: 4 (нормально разомкнутые реле).Таблица 5.7 — Технические характеристики LOGO! DM8 24R: Блок питания:

Входное напряжение24 В переменный / постоянный ток.

Допустимый диапазон20,4…26,4 В переменный ток20,4…28,8 В постоянный ток.

Допустимая частота сети47…

63ГцПотребление тока — 24 В переменный ток — 24 В постоянный ток40…

110мА 20…75мАБуферизация исчезновения напряжениятип. 5мс.

Потери мощности • 24 В переменный ток• 24 В постоянный ток0,9…2,7Вт0,4…1,8ВтЦифровые входы:

Количество8, на выбор включение на P /на NПотенциальная развязка.

НетВходной ток при• сигнале 0• сигнале 1< 1,0мА> 2,5мАВремя задержки при• переходе с 0 на 1• переходе с 1 на 0тип. 1,5мстип. 15мс.

Длина линии (неэкранированной).

100мЦифровые выходы:

Количество4Тип выходов.

Релейные выходы.

Потенциальная развязкада.

Длительный ток Ith5A на реле (max)Устойчивость к коротким замыканиям при cos = 1Защита по питанию B16, 600AУстойчивость к коротким замыканиям при cos от 0,5 до 0,7Защита по питанию B16, 900AЗащита выходного реле (при необходимости).

макс. 16A, характеристика B16Цифровыми выходами логического модуля LOGO! в зависимости от их модификации являются реле либо транзисторные ключи. Контакты реле имеют потенциальную развязку с источником питания и входами. Транзисторные выходы устойчивы к коротким замыканиям и перегрузкам, при работе с ними необходимость в отдельном источнике питания для нагрузки отсутствует, так как LOGO! обеспечивает нагрузку питающим напряжением. Текстовый дисплей LOGO TDДля реализации требований ТЗ по возможности контроля параметров работы системы и возможности изменения пороговых значений датчиков без перепрограммирования ПЛК необходимоиспользовать текстовый дисплей LOGOTD. Выбор обусловлен тем, что данный дисплей специально разработан для использования совместно с ПЛК SiemensLOGO! и имеет необходимые коммутационные разъемы. Характеристики4 строки, до 24 символов в каждой6 стандартных и 4 параметрируемых клавиш.

Отображение информации в виде символов или гистограмм. Программирование до 50 сообщений.

Поддержка кириллицы в сообщениях и меню настроек.

Подключение к базовому модулю LOGO! кабелем длиной 2,5 м (макс. длина 10 м) Операторская панель LOGO! TD расширяет интерфейсные возможности программируемого реле LOGO! Прежде всего, размещаясь в удобном для оператора месте, она может просто повторять функции дисплея логического модуля. Однако на дисплей логического модуля и на панель LOGO! TD одновременно могут выдаваться различные сообщения. Рис.

5.6 — Текстовый дисплей LOGO TD 5.3Разработка технической структуры АСУТПВнешний вид логического модуля LOGO! и модуля расширения с обозначениями основных цепей приведены на Рис.

5.7. Рис.

5.7 — Расположение интерфейсных разъемов.

Описание схемы принципиальной.

Наиболее простые устройства управления могут быть построены на основе логического модуля LOGO! B asic или LOGO! P ure без использования модулей расширения.

Для реализации системы в соответствии с требованиями технического заданиялогический модуль дополняется необходимым набором модулей расширения. Входы обозначаются буквой I и номером. Спереди сверху элементов LOGO! находятся клеммы для входов. Только у аналоговых модулей LOGO! AM.

2 и AM 2 PT100 входы находятся снизу. Выходы обозначаются буквой Q и номером. Клеммы для выходов расположены снизу. Принципиальная схема системы управления представлена в приложении 1. Указанный выше базовый модуль и модули расширения соединяются между собой при помощи интерфейса внутренней шины данных. Дискретные входы. Используемые дискретные входы контроллера А1 имеют обозначение I1-I6.На входы I1 и I2 подаются дискретные сигналы с нормально-разомкнутых контактов РУ1 и РУ2 контактных датчиков уровня в накопителе. Остальные контакты датчиков РУ1 и РУ2 подключаются к источнику питания в 24 В. К дискретному входу I3 подключается кнопка «Аварийный остановка» (SB1), причем для формирования логического сигнала вход и кнопка необходимо соединить последовательно с источником питания в 24 В. Для присоединения дискретных входов к контактным датчикам и внешнему источнику питания применяется набор клеммников Х2. Дискретные выходы. Дискретные выходы контроллерапредставляют собой контакты электромагнитных реле. Нормально-разомкнутый контакт реле Q1 выдает сигнал управления клапаном КЛ1, реле Q2 — сигнал управления клапаном КЛ2, реле Q3 — сигнал управления клапана КЛ3, контакт DO4HP реле DO4 — сигнал управления приводом конвейера S4. Последовательно с подключаемыми нагрузками включена контрольные лампы, для контроля наличия сигналов управления в системе. Для связи дискретных выходов с исполнительными механизмами используется набор клеммников Х3 и X4, соответственно. Аналоговые входы.

На аналоговый вход I7 контроллера LOGO! B asic 24 DD1 поступает измерительный сигнал с выхода датчика давления ДД. Второй контакт датчика подключен к заземляющей линии. Подключение датчика температуры производится при помощи модуля LOGO! AM 2 Pt-100. Для подключения преобразователя температуры (ТД) используются входы M1+, M1-, IC1. Питание контроллера DD1 и блока питания DA1 осуществляется напряжением ~90…264 В через набор клеммников Х1.

Все модули семейства LOGO! выпускаются в компактных пластиковых корпусах, предназначенных для установки на стандартные 35 мм профильные шины DIN. На верхней части корпуса расположены клеммы для подключения цепи питания, а также датчиков или органов ручного управления. На нижней части корпуса расположены клеммы для подключения нагрузки (реле, контакторов, соленоидных вентилей и т. д.). Конструктивно все модули собираются на профильную металлическую рейку (DIN-рейку). На боковых стенках модулей расширения имеются разъемы с помощью которых они соединяются в единое целое — конструктивно формируется интерфейс внутренней шины. Клеммы цепей питания всех модулей соединяются внешними проводниками. На цифровые входы подаются дискретные сигналы, соответствующие уровням логических «0» и «1».Сигналы меньше 5 В расцениваются как уровни логического «0», больше 8 В — как уровни логической «1». Фактически все устройства промышленной автоматики сигналы логической «1», выдают в виде напряжения равного 24 В.

Никакие входные и выходные сигналы логического модуля LOGO! и модулей расширения не имеют гальванической развязки и подаются (измеряются) относительно уровня на клемме М (масса) блока питания. При использовании модулей расширения необходимо соблюдать следующие правила:

модули расширения DM8/DM16 могут подключаться только к модулям с таким же уровнем напряжения питания и таким же родом тока; для исключения ошибок при монтаже все модули снабжены устройствами механической кодировки;

— аналоговые и коммуникационные модули могут подключаться к модулям любого типа;

— для повышения быстродействия устройства управления непосредственно за логическим модулем рекомендуется устанавливать сначала дискретные, потом аналоговые, потом коммуникационные модули расширения;

Подключение питания системы.

Питание контроллера выполняется от внешних источников питания 24 В. Для питания ПЛК LOGO используем блок питания LOGO! Power =24 В/ 2.5 А, 60 ВтПараметры данного БП представлены в таблице 5.5Таблица 5.8 — Технические характеристики блока питания LOGO! Power 60 ВтБлок питания6EP1 331−1SH02Общие технические данные.

Номинальное входное напряжение~100 … 240 ВНоминальное выходное напряжение=24 ВНоминальный выходной ток2,5 АВходные цепи.

Род тока1-фазный переменный.

Номинальное входное напряжение Uвх. ном~100…240 В; широкий диапазон входных напряжений.

Допустимый диапазон изменения входных напряжений~85…264 ВДопустимые перенапряжения2.

3хUвх.ном, 1.3 мс.

Допустимый перерыв в питании при Iвых.

ном, не менее40 мс при Uвх=187 ВЧастота переменного тока, номинальное значение/ допустимый диапазон отклонений50/60 Гц/ 47…63 ГцНоминальный входной ток Iвх. ном0.

7…0.35 АПредельный импульсный ток включения при +25 °C, не более15 АI2t, не более0.

8 А2сВстроенный предохранитель.

ЕстьРекомендуемый автоматический выключатель (IEC 898) в цепи питания.

От 16 А, характеристика B или от 10 А, характеристика CВыходные цепи.

Подключение внешних цепей производится к съемным фронтальным соединителям, которые закрываются защитными крышками. Наличие фронтальных соединителей упрощает выполнение операций подключения соединительных проводников и позволяет производить замену модулей без демонтажа их внешних цепей. Этикетка для маркировки внешних цепей входит в комплект поставки модуля. Операции замены модулей могут выполняться без отключения питания контроллера. Структурная схема системы управления в соответствии с выбранным в первой главе ПЛК представлена на рисунке 5.8Рис.

5.8 — Структурная схема АСУ на ПЛК SiemensLOGO! Описание среды программирования.

Программное обеспечение LOGO! SoftComfort предоставляет наиболее широкие возможности по разработке, отладке и документированию программ логических модулей LOGO! Разработка программы может выполняться на языках LAD (LadderDiagram) или FBD. Допускается использование символьных имен для переменных и функций, а также необходимый комментариев. В отличие от программирования с клавиатуры обеспечивается наглядное представление всей программы, поддерживается множество сервисных функций, повышающих удобство разработки и редактирования программы. Разработка, отладка и полное тестирование работы программы может осуществляться в автономном режиме без наличия реального модуля LOGO! Готовая программа может загружаться в логический модуль или записываться в модуль памяти, а также сохраняться на жестком диске компьютера. Компактное, комфортабельное, экономичное и универсальное решение для построения простых устройств автоматического управления. Простота монтажа и обслуживания, удобное и простое программирование." Все в одном": встроенный дисплей и клавиатура, программируемая логика, библиотеки встроенных функций, входы и выходы. Программирование с клавиатуры без использования дополнительного программного обеспечения. Использование дисплея и клавиатуры для решения простейших задач оперативного управления. Функции программы LOGO! Soft Comfort позволяют:

выполнять разработку программ для логических модулей LOGO! всех поколений;

выполнять разработку, отладку, документирование и архивирование программ LOGO! как в автономном, так и в интерактивном режимах;

использовать для разработки программы языки LAD (язык релейно-контактных символов) и FBD (язык функциональных блок-схем);выполнять настройку параметров модулей и используемых функций;

разрешать или запрещать автоматический переход с зимнего времени на летнее время и наоборот;

осуществлять быстрый просмотр всей или некоторой части программы;

использовать символьную адресацию для входов, выходов и функций; вводить комментарии для всех переменных и функций;

моделировать работу программы модуля LOGO! на компьютере; загружать готовую программу в логический модуль или считывать программу из памяти логического модуля;

отображать состояния всех переменных и функций в режиме моделирования работы программы или в процессе работы программы в логическом модуле;

сохранять программу на жестком диске компьютера;

производить сравнение программ логических модулей;

формировать тексты оперативных сообщений, включать в них необходимые значения параметров, и определять условия их появления на экране логического модуля;

использовать в процессе проектирования функции копирования, вырезания, вставки и т. д.;Заключение.

В результате проведённой работы была рассмотрена техническая реализация САУ уровнем в напорном ящике. Использование панели оператора и пульта управления на базе программируемого контроллера LOGO! 24RCE, а также замена старых показывающих приборов на новые цифровые позволили существенно повысить надёжность автоматизированной системы, увеличить наглядность процесса, минимизировать размер технологического оборудования и существенно сократить число импульсных линий. Кроме того, это позволило разместить все органы управления и отображения информации в одном месте (пультовой), а также повысить простоту и эффективность работы оператора. В ходе исследования свойств системы, был проведён анализ устойчивости, качество и точность. Для улучшения показателей полученных в результате расчетов качества системы, был применен метод синтеза САУ с применением ПИД-регулятора.Отличительными чертами, разработанной системы являются: возможность удаленного контроля и настройки, универсальность и хорошая масштабируемость, низкая, в сравнение с другими системами стоимость, применение различных типов датчиков, что делает данную систему очень универсальной. В процессе реализации проекта было выполнено:

Проведен анализ объекта автоматизации, выделены возможные пути автоматизации и составлено техническое задание на проект. На основе проведённого анализа и составленного ТЗ, разработана структурная схема системы, а также структура отдельных блоков системы. Составлен алгоритм функционирования программы управления системой. Для решения поставленной задачи были использованы современные программируемые логические контроллеры. В работе проведен анализ наиболее популярных ПЛК различных производителей, проанализированы их достоинства и недостатки, разработаны принципиальные схемы, конструкция. При проектировании использовалась современная элементная база производства компании Siemens, а также применялись последние достижения проектирования АСУ. Разработанная архитектура системы полностью удовлетворяет всем требованиям технического задания. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫПроизводственный менеджмент: Учебник для вузов / Ред. С. Д. Ильенкова.

М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 583 с. Кугушев И. Д. Терентьев О.А. Бумагоделательные и картоноделательные машины / СПб. 2008.

Буйлов Т.П., Доронин В. А., Серебряков Н. П. Автоматика и автоматизация производственных процессов ЦБП: учебное пособие. — М.: Экология, 1995. 320 с. Суриков В. Н., Малютин И. Б., Серебряков Н. П. Автоматизация технологических процессов и производств: учебно-методическое пособие/ СПбГТУРП.

СПб., 2011. 62 с. Буйлов Г. П. Автоматизация оборудования ЦБП: учебное пособие/ СПбГТУРП.

СПб., 2009. 167 с. Серебряков Н. П. Проектирование автоматизированных систем: учебно-методическое пособие по курсовому проектированию / СПбГТУРП.- СПб., 2011. 42 с.: ил.

1.Барашко О. Г. Автоматика и автоматизация производственных процессов:

практические занятия.- Минск., 2011.

Александров А.В., Александрова Т. Н. Реология и гидродинамика процессов отлива и формования бумаги. Часть I. Реология и гидродинамика волокнистых суспензий/СПбГТУРП.

СПб., 2015.-132 с.: ил. Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. — М.: Горячая линия — Телеком, 2008. — 608 с. Промышленные контроллеры. Оборудование для АСУ ТП — Каталог № 6/2006.

Сайт компании ОВЕН. Оборудование для автоматизации.

http://www.owen.ru/Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. — М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.- 592 с.: ил.Хемминг.

Р.В.Цифровые фильтры. — М.: Недра, 1987. -.

221 с. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. — М.: Мир, 1978. — 847 с. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы.

— М.: Высшая школа, 1988. — 448 с. ПБ 12−529−03 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления» Справочник проектировщика; внутренние санитарно-технические устройства. Ч.

1.Отопление / Под. ред. И. Г. Староверова и Ю. И.

Шиллера. 4-е изд., перераб. и доп. М.:Стройиздат, 1990. 343 с. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/А.С. Клюев, Б. В. Глазов, А. Х. Дубровский, А. А. Клюев; Под ред. А. С. Клюева. — 2-е изд., перераб.

и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1999.-464с.:

ил.Субботина Л. Г. Технико-экономическое обоснование работ исследовательского характера — Северск:

СГТИ, 2006. СНиП 3.

05.07−85 «Системы автоматизации» — М.: Стройиздат, 1986гФеткуллов М. Р. «Экономика систем ТГВ».

— Ульяновск, 2007.

Приложение 1. Принципиальная схема АСУ. Приложение 2.Программа управления ПЛК LOGO! Приложение 3. Схема включения базового модуля и модулей расширения.