Проектная компоновка управляющих вычислительных комплексов
Стандартный модуль ЦПУ FP2-C1 может управлять до 12 модулями на основной плате и до 25 модулями с платой расширения (это порядка 1600 каналов входов/выходов). В случае использования удаленных модулей УСО со связью по сетям MEWNET, S-LINKили PROFIBUS число каналов УСО возрастает более чем вдвое. Модуль имеет память программ в 16К шагов с возможностью расширения в 2 раза и большую память данных… Читать ещё >
Проектная компоновка управляющих вычислительных комплексов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Минобрнауки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования
" Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)"
Факультет Информационных технологий и управления
Кафедра Автоматизации процессов химической промышленности
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема: «Проектная компоновка управляющих вычислительных комплексов» Специальность 220 301 Автоматизация технологических процессов и производств
Дисциплина: Управляющие вычислительные комплексы
Руководитель, Заведующий кафедрой Русинов Л.А.
Санкт-Петербург 2013
Исходные данные к проекту
Контроллер FP2 фирмы Matsushita
Таблица 1 — Исходные данные (вариант 3):
МПУ | Уча-сток | Датчики аналоговые | Датчики дискретные | Исполнительные механизмы | Расстояние (м) | ||||||||||
ДТП 250 | ДТП 600 | ДТП 1000 | ДТ | ДНЗ | ДНИ | ДДП | ДДЭС | ДИМ | ЭИМ | ПИМ | ЦПУ — МПУ | МПУ — ТОУ | |||
Вариант 3 | |||||||||||||||
; | ; | ; | ; | 350** | |||||||||||
; | ; | ||||||||||||||
; | ; | ; | |||||||||||||
; | ; | ; | ; | ||||||||||||
5* | ; | ; | ; | ; | ; | ||||||||||
; | ; | ; | ; | ||||||||||||
2* | ; | ; | |||||||||||||
; | ; | ; | ; | ||||||||||||
; | ; | ; | ; | ||||||||||||
; | ; | ; | ; | ; | |||||||||||
Условные обозначения:
ДТП — датчики температуры (в скобках указан их диапазон температуры, оС);
ДТ — датчики с токовым сигналом;
ДНЗ — датчики напряжения заземленные;
ДНИ — то же, изолированные от земли;
ДДП — датчики типа «сухой контакт» ;
ДДЭС — то же, экстренной сигнализации;
ДИМ — электродвигательные ИМы;
ЭИМ — электромагнитные ИМы;
ПИМ — пневматические ИМы.
Значком: * отмечены пожаро — и взрывоопасные участки, а значком ** - максимальное расстояние ЦПУ-МПУ.
Перечень вопросов, подлежащих разработке
Введение
Описание контроллера и используемых модулей Конфигурирование контроллера (таблица компоновки) Общая структура системы автоматизации Описание схемы внешних проводок (для одного МПУ) Заказная спецификация
Перечень графического материала:
2 листа формата А1 (структурная схема РСУ с отображение топологии системы и схемы соединения устройств полевой автоматики с модулями УСО в пределах МПУ1)
Требования к программному обеспечению:
Текстовый редактор «Microsoft Word 2007» и графический редактор «Компас-3D LT V12» .
Дата выдачи задания 01.11.2013
Дата представления проекта к защите 25.12.2013
Заведующий кафедрой ________________ Л. А. Русинов Руководитель, к. т. н., доцент _______________ Н. А. Сягаев Задание принял к выполнению _______________ А.В. Федотко
- Введение
- 1. Основные требования и особенности ПТК
- Описание ПТК
- Сетевые модули
- 2. Барьеры искробезопасности
- KFD2-UT2-Ex2
- KFD2-STC4-Ex2
- KFD2-SR2-Ex2. W
- KFD2-SCD2-Ex2. LK
- 3. Общая структура системы автоматизации
- 4. Описание схемы внешних проводок
- Список использованных источников
Целью курсового проекта является ознакомление с техническим обеспечением РСУ на базе программно-технических комплексов (ПТК), включающих контроллеры различных классов, рабочие станции соевые коммуникации и т. п. В проект входит ознакомление с требованиями к ПТК, изучение структуры выбранных ПТК, подключение ПТК к модельному объекту проектная компоновка ПТК.
1. Основные требования и особенности ПТК
Одним из самых важных требований к ПТК является требование обеспечения высокой надежности при работе в условиях больших перепаде" температур, запыленности, вибраций и т. п.
Для обеспечения высокой надежности ПТК применяется:
· функционально-модульное построение устройств и блоков;
· эффективная система тестового контроля;
· тренировка готовых изделий перед передачей заказчику;
· резервирование аппаратуры ПТК
Для повышения надежности работы ПТК должны быть приняты самые серьезные меры по улучшению качества питающей сети и защите от помех (использование сетевых фильтров, источников бесперебойного питания ИБП и др.).
У современных ПТК среднее время наработки на отказ составляет 50 тысяч часов и более. Однако желательно ещё большую наработку на отказ. Для этого организуют дублированные комплексы (резервирование). В этом случае один из контролеров является — управляющим, а второй — следящим.
Важным качеством ПТК, необходимым для реализации современных АСУТП, является возможность организации иерархических и распределенных структур, что предполагает организацию сети и связь по сети с другими ПТК или ЭВМ, установленными в различных службах предприятия, и с другими процессорами или контроллерами в рамках данной РСУ. Наличие развитых программно-технических средств сетевой поддержки является важным требованием к ПТК.
Особенностью ПТК, используемых непосредственно для управления, является наличие развитого УСО. Эти модули выполняются на вставных платах, либо в стандарте процессора, либо в стандарте автономного блока, в котором они устанавливаются.
вычислительный комплекс управляющий автоматизация В современных ПТК с целью экономии расхода кабелей и снижения влияния помех модули УСО объединяются в отдельные блоки, располагаемые в непосредственной близости от датчиков и связываемые с контроллером по каналам цифрового последовательного интерфейса, например, RS485.
Эти модули имеют микропроцессорное управление и реализуют также ряд функций первичной обработки информации (линеаризацию, масштабирование, различные коррекции, в том числе и на изменение окружающей температуры, и т. п.). Кроме того, они часто позволяют проводить настройку параметров и тестирование с пульта рабочей станции.
Выбор конкретного состава модулей, необходимого для данного объекта, выполняется в процессе проектной компоновки ПТК. Результатом компоновки является заказная спецификация на ПТК.
ПТК поставляется с системным (базовым) и сетевым программным обеспечением, а прикладное обеспечение, реализующее конкретные операции по управлению объектом, создается уже на месте пользователем.
Базовое программное обеспечение обычно включает:
· операционную систему реального времени с малым временем реагирования для задач сбора информации, аналогового и логического управления, регистрации аварийных ситуаций и др.;
· драйверы управления периферией;
· текстовую (диагностическую) систему для анализа состояния аппаратуры ПТК;
· комплект программ для метрологической аттестации моделей УСО.
Сетевое программное обеспечение поддерживает определенные промышленные и локальные сети, что делает возможным обмен технологической информацией по линиям связи как между различными устройствами внутри РСУ, так и с заинтересованными службами предприятия.
Прикладное обеспечение составляется пользователем, как правило, на том или ином технологическом языке, предусмотренном стандартом МЭК IEC-1131.
Использование языков высокого уровня (в том числе и упрощенных) облегчает программирование задач верхнего уровня управления производством (задач АСУТП), задач поиска информации и сравнения, таблиц и протоколов. Эти функции, а также функции операторского интерфейса, развитию которого в последнее время уделяется большое внимание, реализуются с помощью пакетов программ, получивших общее название SCADA-систем.
Описание ПТК
При выборе ПТК необходимо учитывать:
· стоимость технологического и программного обеспечения, а также затраты на установку, пуск, наладку, эксплуатацию и обучение персонала;
· надежность, гибкость, ремонтопригодность, масштабируемость;
· простоту конфигурирования, тип БД, графические возможности;
· возможности модернизации.
В данном курсовом проекте мы будем изучать ПТК на базе контроллера FP2 фирмы Matsushita. Поскольку заданная АСУТП имеет в своем составе взрывоопасные участки, необходимо использовать барьеры искрозащиты.
Промышленные контроллеры серии FP2 спроектированы с учетом тенденций в современной промышленной автоматике. Они идеально подходят для решения задач управления машинами и механизмами, для автоматики зданий, для управления и сбора данных.
Система управления состоит из четырех составляющих: модуля ЦПУ, источника питания, кросс-панели и модуля расширения, комбинируемых в зависимости от задачи пользователя.
Основные конфигурации контроллера FP2 включают сборки на пассивных кросс-платах с 5,7,9,12 и 14 слотами для модулей (рис.1). При этом в случае необходимости к основной плате с ЦПУ (кроме 5-ти слотовой платы) может быть подключена одна плата расширения, снабженная блоком питания. В качестве платы расширения может быть использована любая пассивная плата, кроме 5-ти слотовой. Для соединения платы расширения с основной платой используется кабель FP2-EC с разъемами длиной 60 см (рисунок 1).
Рисунок 1 — Вид типовой сборки контроллера
Модули в кроссовой плате могут располагаться в произвольном порядке, кроме модулей питания и ЦПУ, которые занимают первые слоты слева: модуль питания, модуль ЦПУ и далее модули УСО. При компоновке контроллера должны учитываться ограничения на ток потребления и количества модулей одного типа на кросс-плате (таблица 1).
Таблица 2 — Ограничения на использование модулей в различных конфигурациях FP2
Кросс-платы | Источники питания | Модули ЦПУ | ||||||||
Конфигурация | На 5 модулей | Тип на 7-, 9-, 12 — и 14 модулей | 2,5 А 100 VAC | 2,5 А 200 VAC | 5 А от 100 до 240 VAC | Стандартный | Модуль ЦПУ с 64 входами (2 модуля) | Модуль ЦПУ с аналоговыми входами/выходами | Модуль ЦПУ с модулем S-Link (2 модуля) | |
Основной набор (модули ЦПУ). Самая распространенная конфигурация | Возможно | Возможно | Возможно | |||||||
Плата расширения (источник питания установлен на плате расширения) | Невозможно | Невозможно | Возможно | Невозможно | ||||||
Таблица 2 — Продолжение
Конфигурация | Модули ввода (любые типы) | Модули вывода (любые типы) | Модули ввода/вывода (любые типы) | Интеллектуальные модули | |||||||||
Модуль позиционирования | Модуль аналоговых входов | Модуль аналоговых выходов | Ведущий модуль Profibus FMS/DP | Ведущий модуль Profibus DP | Модуль одноранговой сети | Модуль 8-LINK | Модуль последовательных портов | Модуль связи с компьютером | |||||
Основной набор | Возможно | Возможно | Возможно (^4 ^6) | Возможно (^1 ^5) | Возможно | Возможно (^3 ^5) | |||||||
Плата расширения | Возможно | Возможно | Невозможно | Возможно (^2) | Возможно | Невозможно | |||||||
Стандартный модуль ЦПУ (FP2-C1) может быть применен в любых конфигурациях контроллера. Модули FP2-C1D и FP2-C1А предназначены в основном для небольших систем с дискретными и аналоговыми каналами соответственно. Эти модули занимают по 2 слота на кросс-плате. Модули потребляют большой ток от источника питания, что должно учитываться при его выборе (таблица 3).
Таблица 3 — Токи потребления модулей ЦПУ
Модули ЦПУ FP2 | Тип модуля | Потребляемый ток, мА | |
FP2-C1 | |||
FP2-C1D | |||
FP2-C1A | |||
FP2-C1SL | |||
Стандартный модуль ЦПУ FP2-C1 может управлять до 12 модулями на основной плате и до 25 модулями с платой расширения (это порядка 1600 каналов входов/выходов). В случае использования удаленных модулей УСО со связью по сетям MEWNET, S-LINKили PROFIBUS число каналов УСО возрастает более чем вдвое. Модуль имеет память программ в 16К шагов с возможностью расширения в 2 раза и большую память данных (4000 внутренних реле, 1000 таймеров (счетчиков) и регистровую память на 8000 слов). Модуль имеет стандартный порт RS232 для связи с рабочей станцией или ЭВМ (дальность 15м) и выход на модем. Модули ввода дискретных сигналов постоянного тока.
Контроллер FP2 имеет в своем составе модули расширения для ввода дискретных сигналов: FP2−16XD2 (с клеммным соединителем с линиями датчиков) и FP2−64XD2 (с разъемом) — рис. 4. Эти модули имеют соответственно 16 и 64 канала. Кроме того, дискретные сигналы (64 линии) могут быть поданы на специализированный модуль ЦПУ FP2-C1D. Характеристики модулей приведены в таблице 4.
Таблица 4 — Характеристики модулей дискретного ввода
Характеристика | Модуль FP2−16XD2 | Модуль FP2−64XD2; ЦПУ FP2-C1D | |
Число каналов | 64 (2 группы по 32) | ||
Гальваническая развязка | Оптронная | Оптронная | |
Номинальное Uвх, В | 12 — 24 | ||
Максимальный Iвх, мА | |||
Потребляемый модулем ток от источника питания контроллера, мА | |||
Модули вывода дискретных сигналов постоянного тока.
Модули вывода дискретных сигналов представлены более широко: это прежде всего модули вывода FP2-Y16T и FP2-Y16P - 16 каналов с клеммным соединителем и открытым коллектором на npn и pnp транзисторах соответственно. Аналогичные модули на 64 канала с разъемами: FP2-Y64T и FP2-Y64P. Кроме того, в комплекте модулей УСО FP2 имеются релейные модули вывода FP2-Y6R (6 каналов) и FP2-Y16R (16 каналов). Характеристики модулей приведены в таблице 5.
Таблица 5 — Характеристики модулей вывода дискретных сигналов
Характеристика | Модули FP2-Y16T, FP2-Y16P | Модули FP2-Y64T, FP2-Y64P | Модули FP2-Y6R*) | Модули FP2-Y16R*) | |
Число каналов | 16 (2×8) | 64 (2×32) | 6 (3×2) | 16 (2×8) | |
Гальваническая развязка | Оптронная | Оптронная | Оптронная | Оптронная | |
Напряжение нагрузки (внешнего источника), В | 5 — 24 | 5 — 24 | 250 (AC), 30 (DC) | 250 (AC), 30 (DC) | |
Максимальный ток нагрузки, А | 0,6 | 0,1 | |||
Ток потребления от источника питания контроллера, мА | |||||
*) Для питания реле эти модули требуют дополнительного источника напряжения 24 В DC | |||||
Модули ввода/вывода дискретных сигналов постоянного тока.
В составе FP2 есть комбинированные модули ввода/вывода FP2-XY64D2T и FP2-XY64D2P. Модули имеют по 32 канала на вход и выход с разъемом для соединения с внешними устройствами и характеристиками, по входам совпадающими с характеристиками модулей FP2−64XD2, а по выходам — с модулями FP2-Y64T, FP2-Y64P.
Модули ввода аналоговых сигналов постоянного тока.
Аналоговые сигналы в FP2 принимаются отдельным модулем УСО FP2-AD8 (8 каналов) и специализированным ЦПУ (для малых систем) FP2-C1A (4 канала на ввод и 1 на вывод). Оба модуля имеют клеммный блок для соединения с датчиками и характеристики, приведенные в таблице 6. Каждый канал может быть автономно настроен на любой допустимый диапазон входного напряжения, в том числе на приме сигналов от термопар и термометров сопротивления, с помощью переключателей на задней панели модулей. Модуль ЦПУ FP2-C1A может быть установлен только на кросс-плате ЦПУ (а не на плате расширения).
Таблица 6 — Характеристики модулей аналоговых вводов
Характеристики | FP2-AD8 | FP2-C1A | |
Количество каналов (автономная настройка каждого канала) | |||
Входной сигнал | Напряжение | 10В; 2 — 5В; 100мВ | |
Ток | 20мА; 4 — 20мА | ||
Термопара | S (0−15000C); J (-200+7000C); K (-200+10000C); T (-200+2500C); R (0−15000C) | ||
Термосопротивление | Pt100 (-100+5000C); Pt1000 (-100+100 0C) | ||
Погрешность | 1%; 16 бит | ||
Гальваническая развязка | Между входами и внутренней схемой (между каналами нет) | ||
Потребляемый модулем ток от источника питания, мА | |||
Модули вывода аналоговых сигналов постоянного тока.
Вывод аналоговых сигналов в FP2 осуществляется модулем УСО FP2-DA4 (4 канала), кроме того, специализированный ЦПУ FP2-C1A также содержит 1 канал вывода. Оба модуля имеют клеммный блок для соединения с датчиками и характеристики, приведенные в таблице 7. Модули могут выдавать аналоговый сигнал напряжения или тока в зависимости от положения переключателей на задней панели, характеристики модулей приведены в таблице 7.
Таблица 7 — Характеристики модулей аналогового вывода
Характеристики | FP2-DA4 | FP2-C1A | |
Количество каналов (автономная настройка каждого канала) | |||
Выходной сигнал | Напряжение | 10 В (нагрузка — до10мА) | |
Ток | 0 — 20мА (нагрузка — до 300ом) | ||
Погрешность | 1%; 16 бит | ||
Гальваническая развязка | Между входами и внутренней схемой (между каналами нет) | ||
Потребляемый модулем ток от источника питания, мА | |||
Сетевые модули
В составе контроллера FP2 имеются модули выхода на сеть PROFIBUS FMS (для систем управления высокого уровня — универсальный модуль FP2-FMS/DP-M) и PROFIBUS DP (для управления распределенными полевыми устройствами от простых модулей до контроллеров FP1 и FP0 — модуль FP2-DP-M). Универсальный модуль FP2-FMS/DP-M может поддерживать работу обеих сетей одновременно. Количество станций в сети — до 125.
В кросс-платы может быть установлено до 2 модулей PROFIBUS; скорость передачи — от 9,6 кбит/с (расстояние — до 1200 м без репитера и 4800 м — с репитером) до 12 Мбит/с (расстояние — до 100 м без репитера и 400 м — с репитером). Порт — 9-контактное гнездо в стандарте RS485. Примеры организации сетей приведены на рис. 9.
Для связи контроллеров между собой может быть использована сеть MEWNET (модуль FP2-MW). В сеть MEWNET может быть объединено до 32 контроллеров FP2 при скорости передачи 250кбит/с (расстояние — до 1200м) и 500кбит/с (расстояние до 800м). Кабель — витая пара, порт RS485.
Для связи контроллера FP2 с компьютером или операторской панелью без организации сети может использоваться модуль FP2-CCU, обеспечивающий связь через интерфейс RS232.
Модули питания
В состав оборудования контроллера FP2 входит три типа источников питания (таблица 8). Источники питания устанавливаются в кросс-плату всегда в первый левый слот. Питание от этих модулей (5 В постоянного тока) передается на остальные модули по внутренней шине кросс-платы. Однако каждому модулю ввода-вывода требуется для питания входных/выходных каналов напряжение от внешнего источника постоянного тока 24 В.
Таблица 8 — Характеристики модулей питания
Характеристика | FP2-PSA1 | FP2-PSA2 | FP2-PSA3 | ||
Вход | Напряжение, В (АС) | 100 — 120 | 200 — 240 | 100 — 240 | |
Потребляемый ток, А | 0,5 | 0,2 | 0,7 — 0,4 | ||
Напряжение, В (DC) | |||||
Ток нагрузки, А | 2,5 | 2,5 | 5,0 | ||
2. Барьеры искробезопасности
Вид взрывозащиты «искробарьерная электрическая цепь» основывается на поддержании искробезопасного тока (напряжения, мощности или энергии) в электрической цепи. При этом под искробезопасным током (напряжением, мощностью или энергией) имеется в виду наибольший ток (напряжение, мощность или энергия) в электрической цепи, образующий разряды, который не вызывает воспламенения взрывоопасной смеси в предписанных соответствующими стандартами условиях испытаний.
К такого рода стандартам можно отнести: ГОСТ 22 782.5−78 «Электрооборудование взрывозащищенное с видом взрывозащиты искробезопасная электрическая цепь» или международные стандарты IEC 79−3 Spark Test Apparatus for Intrinsically Safe Circuits, IEC 79−11 Construction and Test of Intrinsically and Associated Apparatus.
Искробезопасным электрооборудованием является электрооборудование, у которого внешние и внутренние электрические цепи искробезопасны. Полевое (внешнее) оборудование (выходные элементы, преобразователи «ток-давление», клапаны соленоидов и т. д.), применяющиеся во взрывоопасных зонах, должно быть сертифицировано на искробезопасность. Сертификация основывается на максимальном уровне энергии (группа газа) и величине температуры самовоспламенения.
В элементах, от которых зависит искробезопасность цепи, должны быть предусмотрены меры, повышающие надежность. В электрической цепи не должно быть элементов, нагруженных больше, чем на 2/3 номинальных значений тока, напряжения или мощности. Элементы, которые не соответствуют этим требованиям, должны рассматриваться как повреждаемые.
В рассматриваемой схеме ПТК используются барьеры искробезопасности (БИС) фирмы Pepperl+Fuchs.
Все БИС являются активными (имеют гальваническую развязку) и габарит (ширина-высота-глубина): 8×92×112 мм — одноканальные и 16×92×112 — двухканальные БИС с монтажом на стандартную 35 мм DIN-рейку в безопасной зоне.
Подключение кабеля с помощью винтовых клемм, провода до 2,5 мм2.
Предельные условия окружающей среды:
Рабочая температура: от 0 до 60 оС.
Температура хранения: от — 20 до +70 оС.
Относительная влажность: 5−90% без конденсации (до +35 оС).
БИС для связи датчиков температуры с контроллером
KFD2-UT2-Ex2
KFD2-UT2-Ex2 предназначен для подключения термосопротивлений (2-, 3-, 4-х проводная схема) и термопар любых типов, в том числе российских. Также возможно использование этого прибора с любыми другими источниками милливольтовых сигналов. На выходе обеспечивается линеаризованный сигнал 0/4…20 мА. Установка параметров осуществляется с помощью соответствующего программного обеспечения PACTware (доступно бесплатно). Вход гальванически изолирован от выхода и от входа для программирования, благодаря чему программирование прибора может осуществляться без остановки процесса, с подключенными измерительными цепями.
Два канала (модель Ex2)
Выход 0/4…20 мА
Напряжение питания 24 В пост. тока
Может использоваться с любыми термосопротивлениями и термопарами, в том числе российскими
Подключение термосопротивлений по двух-, трех-, четырехпроводной схеме
Конфигурируется с помощью персонального компьютера
Возможен монтаж в зоне 2
На рисунке 2 показана структурная схема БИС KFD2-UT2-Ex2
БИС для связи аналоговых входов контроллера с полевыми устройствами
KFD2-STC4-Ex2
Данный барьер запитывает двухпроводный преобразователь во взрывоопасной зоне и передает аналоговые сигналы из взрывоопасной зоны в безопасную. На аналоговые сигналы могут накладываться цифровые сигналы с возможностью передачи в оба направления.
Рисунок 2 — Структурная схема БИС KFD2-UT2-Ex2
Двухканальный
Монтаж приборов допустим в зоне 2
2 гальванически изолированных выхода
Напряжение питания 24 В DC
поддержка HART до 7.5 кГц (-3 дБ)
ЭМС в соответствии с NAMUR NE 21
Рисунок 3 — Структурная схема БИС KFD2-STC4-Ex2
БИС для связи дискретных входов контроллера с полевыми устройствами
KFD2-SR2-Ex2. W
Барьер для контактных/бесконтактных переключателей предназначен для передачи дискретных сигналов из взрывоопасной зоны. Входы могут использоваться как для подключения датчиков в соответствии с NAMUR (DIN EN 60 947−5-6), так и для подключения обычных контактов. Входы, выходы и цепь питания гальванически изолированы друг от друга.
Двухканальный
Напряжение питания 24 В пост. тока
Релейный выход
Пригоден для монтажа в зоне 2
Рисунок 4 — Структурная схема БИС KFD2-SR2-Ex2. W
БИС для связи аналоговых выходов контроллера с полевыми устройствами
KFD2-SCD2-Ex2. LK
KFD2-SCD2-Ex2. LK передает сигнал 4…20мА из безопасной во взрывоопасную зону. Барьеры KFD2-SCD2-Ex2. LK предназначены для использования в цепях управления клапанами, преобразователями ток давление, позиционерами.
Данные барьеры поддерживают HART сигнал. Стандартно барьеры поставляются с клеммными блоками KF-STP-BU и KF-STP-GN, которые имеют отверстия для пробников и портативных HART устройств. Отслеживание обрыва цепи происходит при превышении сопротивления цепи 800 Ом, а короткого замыкания при сопротивлении ниже 50 Ом. Во время обрыва или КЗ входное сопротивление >100Ком, по левой ток <1мА и горит красный индикатор ошибки.
Двухканальный
Поддерживает HART Сигнал
Отслеживание короткого замыкания и разрыва цепи
Пригоден для монтажа в зоне 2.
Точность 0,1%
Рисунок 5 — Структурная схема БИС KFD2-SCD2-Ex2. LK
Таблица 9 — Проектная компоновка ПТК
№ | Модуль | ДТП | ДТП | ДТП | ДТ | ДНЗ | ДНИ | ДДП | ДДЭС | ДИМ | ЭИМ | ПИМ | |
МПУ 1 | |||||||||||||
Участок 1 | |||||||||||||
1.4 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
1.5 | FP2-AD8 | ||||||||||||
2.5 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
2.6 | FP2-AD8 | 9.11 | 1.5 | ||||||||||
2.7 | FP2-AD8 | 6.9 | |||||||||||
2.8 | FP2−16XD2 | 1.12 | |||||||||||
2.9 | FP2−16XD2 | 1.3 | |||||||||||
2.10 | FP2-Y16R | 1.3 | 1.3 | ||||||||||
Участок 2 | |||||||||||||
1.4 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
1.5 | FP2-AD8 | 9.11 | 1.3 | ||||||||||
2.5 | FP2-AD8 | 1.6 | 1.2 | ||||||||||
2.6 | FP2-AD8 | 3.10 | |||||||||||
2.7 | FP2-AD8 | 11.17 | |||||||||||
2.8 | FP2−16XD2 | 1.9 | |||||||||||
2.9 | FP2−16XD2 | ||||||||||||
2.10 | FP2-Y16R | 1.7 | |||||||||||
2.11 | FP2-Y16R | 1.5 | |||||||||||
2.12 | FP2-DA4 | 1.4 | |||||||||||
2.13 | FP2-DA4 | ||||||||||||
Участок 3 | |||||||||||||
1.4 | FP2-AD8 | 1.5 | 1.2 | ||||||||||
1.5 | FP2-AD8 | 3.7 | |||||||||||
2.5 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
2.6 | FP2-AD8 | 1.5 | |||||||||||
2.7 | FP2−16XD2 | 1.7 | |||||||||||
№ | Модуль | ДТП | ДТП | ДТП | ДТ | ДНЗ | ДНИ | ДДП | ДДЭС | ДИМ | ЭИМ | ПИМ | |
2.9 | FP2-Y16R | 1.5 | 1.2 | ||||||||||
2.11 | FP2−16XD2 | ||||||||||||
Участок 4 | |||||||||||||
1.5 | FP2-AD8 | 1.4 | |||||||||||
1.6 | FP2-AD8 | ||||||||||||
2.6 | FP2-AD8 | 1.2 | |||||||||||
2.7 | FP2−16XD2 | 1.9 | |||||||||||
2.8 | FP2−16XD2 | 10.13 | |||||||||||
2.10 | FP2-Y16R | 1.4 | 1.3 | ||||||||||
2.11 | FP2−16XD2 | 1.3 | |||||||||||
2.12 | FP2-AD8 | 3.5 | 1.5 | ||||||||||
2.13 | FP2-AD8 | 6.7 | |||||||||||
Участок 5 | |||||||||||||
1.4 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
1.5 | FP2-AD8 | ||||||||||||
2.5 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
2.6 | FP2-AD8 | 9.15 | |||||||||||
2.7 | FP2-AD8 | 2.9 | |||||||||||
2.8 | FP2−16XD2 | 1.5 | |||||||||||
2.9 | FP2−16XD2 | 1.3 | |||||||||||
2.10 | FP2-DA4 | 1.4 | |||||||||||
2.11 | FP2-DA4 | 5.8 | |||||||||||
2.12 | FP2-DA4 | 9.12 | |||||||||||
2.13 | FP2-DA4 | 13.16 | |||||||||||
2.14 | FP2-DA4 | ||||||||||||
МПУ 2 | |||||||||||||
Участок 1 | |||||||||||||
1.4 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
1.5 | FP2-AD8 | 9.10 | |||||||||||
№ | Модуль | ДТП | ДТП | ДТП | ДТ | ДНЗ | ДНИ | ДДП | ДДЭС | ДИМ | ЭИМ | ПИМ | |
2.5 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
2.6 | FP2-AD8 | 1.5 | |||||||||||
2.7 | FP2−16XD2 | 1.5 | |||||||||||
2.8 | FP2−16XD2 | 1.3 | |||||||||||
2.9 | FP2-Y16R | 1.9 | |||||||||||
2.10 | FP2-Y16R | 1.4 | |||||||||||
Участок 2 | |||||||||||||
1.4 | FP2-AD8 | 1.7 | |||||||||||
1.5 | FP2-AD8 | 1.3 | |||||||||||
2.5 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
2.6 | FP2-AD8 | 1.3 | |||||||||||
2.7 | FP2−16XD2 | 1.7 | |||||||||||
2.8 | FP2−16XD2 | 1.3 | |||||||||||
2.9 | FP2-Y16R | 1.3 | |||||||||||
2.10 | FP2-DA4 | 1.4 | |||||||||||
2.11 | FP2-DA4 | 5.8 | |||||||||||
2.12 | FP2-DA4 | 9.10 | |||||||||||
Участок 3 | |||||||||||||
1.4 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
1.5 | FP2-AD8 | 1.6 | |||||||||||
2.5 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
2.6 | FP2-AD8 | 9.13 | 9.11 | ||||||||||
2.7 | FP2-AD8 | 1.8 | |||||||||||
2.8 | FP2−16XD2 | 1.9 | |||||||||||
2.9 | FP2-Y16R | 1.8 | |||||||||||
2.10 | FP2-Y16R | 1.8 | |||||||||||
Участок 4 | |||||||||||||
2.4 | FP2-AD8 | 1.6 | 1.2 | ||||||||||
2.5 | FP2-AD8 | 3.5 | |||||||||||
№ | Модуль | ДТП | ДТП | ДТП | ДТ | ДНЗ | ДНИ | ДДП | ДДЭС | ДИМ | ЭИМ | ПИМ | |
2.6 | FP2−16XD2 | 1.13 | |||||||||||
2.8 | FP2-Y16R | 1.6 | 1.2 | ||||||||||
2.9 | FP2−16XD2 | 1.5 | |||||||||||
2.11 | FP2-DA4 | 1.4 | |||||||||||
2.12 | FP2-DA4 | 5.6 | |||||||||||
Участок 5 | |||||||||||||
2.5 | FP2-AD8 | 1.5 | |||||||||||
2.6 | FP2−16XD2 | 1.3 | |||||||||||
2.7 | FP2−16XD2 | 4.13 | |||||||||||
2.9 | FP2−16XD2 | 1.5 | |||||||||||
2.10 | FP2-Y16R | 1.3 | 1.5 | ||||||||||
2.13 | FP2-AD8 | 6.13 | |||||||||||
2.14 | FP2-AD8 | 1.4 | |||||||||||
3. Общая структура системы автоматизации
В данном курсовом проекте рассматривается технологический управления (ТОУ), имеющий два независимых, но связанных по сети местных пункта управления (МПУ). На 1-ом МПУ стоит 8 контроллеров FP2 фирмы Matsushita, на 2-ом МПУ стоит 7 контроллеров FP2 этой же фирмы. По сети Ethernet оба МПУ связаны с центральным пунктом управления. Каждый МПУ разделен на 5 участков. На обоих МПУ связь между выносными модулями и центральными контроллерами обеспечивается сетью MEWNET (модуль FP2-MW). В пределах одного МПУ связь центральных контроллеров с сетевыми модулями FP2-FMS/DP-M осуществляется посредством стандарта последовательной передачи данных Profibus.
Для каждого МПУ предусмотрено автоматизированное рабочее место (АРМ). Связь контроллеров в пределах одного МПУ, а также двух МПУ с ЦПУ реализована через концентратор. В последнем случае имеется возможность обмена данными по всей сети завода.
На технологических участках установлены датчики температуры (ДТП) трех типов, по верхней границе измерения — 250, 600 и 1000 oC. В качестве первых, используются термопреобразователи сопротивления ТСПУ Метран-205 (НСХ Pt100). Для измерения температуры до 600 oC используются железо-константановые термопары ТЖК (НСХ J). Для температур до 1000 oC — хромель-алюмелевые термопары ТХА (НСХ K).
При разработке схемы, предполагается, что все использованные при построении АСУТП токовые датчики (ДТ) имеют унифицированный выходной сигнал 4−20 мА, датчики напряжения (изолированные ДНИ и заземленные ДНЗ) — стандартные выходные сигналы ±50 мВ, ±100 мВ или ±1 В. Дискретные датчики (ДДП), в том числе датчики экстренной сигнализации (ДДЭС), имеют тип «сухой контакт» и требуют питания от источника постоянного напряжения 24 В.
В случае применения пневматических исполнительных механизмов к модулю аналового выхода через гальваническую развязку подключается электропневматический преобразователь ЭПП.
Приборы, установленные на взрывоопасных участках, подключены к контроллеру через барьеры искрозащиты (БИС) фирмы Pepperl+Fuchs.
4. Описание схемы внешних проводок
В данном курсовом проекте рассмотрена схема внешних проводок 1-го МПУ. Данный МПУ состоит из 5 участков, последний из которых является взрыво — и пожароопасным. Схема соединений выполнена без масштаба и действительного расположения приборов и средств автоматизации. На схеме показаны кабели связи между приборами и средствами автоматизации. Номера кабелей показаны в окружностях на соответствующих линиях. Кроме того, для кабелей указано количество занятых и свободных жил. Марка, количество кабелей и сечение жил приводится в экспликации, находящейся в правой верхней части чертежа.
В качестве примера рассмотрим 1-й участок.
На данном участке 9 термометров сопротивления подводятся индивидуальными кабелями к выносным модулям аналогового ввода FP2-AD2 фирмы Matsushita, расположенных на расстоянии 40 метров от объекта.
Оставшиеся датчики подводятся индивидуальными кабелями КРВГ (кабель контрольный (К), изоляция из резины (Р), оболочка из поливинилхлоридного пластика (В), голый (Г)) к клемным соединителям на расстояние 5 метров. После клемного соединителя прокладка кабеля осуществляется в магистральных многожильных кабелях до соответствующих модулей контроллера (FP2-AD2 — для аналогового ввода, FP2−16XD2 — для дискретного ввода, FP2-Y16R — для дискретного вывода и FP2-DA4 для аналогового вывода).
Непосредственно на первом участке используются клемные соединители КС-32 (для 16 проводов от ДТ, 8 — от ДНЗ и 6 от ДДЭС), КС-48 (для 10 проводов от ДНЗ, 24 — от ДДП и 9 — от ДИМ) и КС-16 (для 6 проводов от ДТ и 6 — от ЭИМ). После этих КС используются магистральные многожильные кабели КРВГ на 27, 19,7 и 4 жилы. Сечение термометров сопротивления, ДТ, ДНЗ, ДДП, ДДЭС составляет 1 мм2, а сечение ДИМ и ЭИМ — 2,5 мм2.
В данном курсовом проекте для подключения термопар используются термоэлектродные кабели ТЖК-ПВ 4×0,5 (для термопары на 600 oC) и ТХА-ПВ 4×0,5 (для термопары на 1000 oC).
На 5-ом, взрывоопасном участке, в соответствии с требованиями безопасности, на безопасном расстоянии от ТОУ установлены барьеры искрозащиты:
KFD2-UT2-Ex2 — для датчиков: ДТП;
KFD2-STC4-Ex2 — для датчиков ДТ, ДНЗ;
KFD2-SR2-Ex2. W — для ДДП, ДДС;
KFD2-SCD2-Ex2. LK — для ПИМ.
До БИС использованы контрольные кабели КРНГ 4×1 и полевая аппаратура во взрывозащищенном исполнении.
Для питания БИС и дискретных модулей контроллера FP2 выбраны блоки питания (БП) на 24 В.
Рассмотрим на примере контроллера 2-го участка выбор модуля питания:
Модуль дискретного ввода FP2−16XD2 потребляет ток от источника питания контроллера равный 80мА, а модуль дискретного вывода FP2-Y16R — 120мА, модуль аналоговый ввода — FP2-AD8 — 500мА, модуль аналогового вывода FP2-DA4 — 600мА, модуль ЦПУ FP2-C1 — 410мА. На рассматриваемом контроллере 3 модуля FP2-AD8, 2 модуля FP2−16XD2, 2 модуля FP2-Y16R и 2 модуля FP2-DA4. Следовательно, источник питания выбирается из следующего расчета:
410+3· 500+2·80+2·120+2·600=3510 мА
Значит, ток нагрузки должен быть более 2,5А (которые обеспечивают модули FP2-PSA1 и FP2-PSA2). Следовательно, выбираем модуль питания FP2-PSA3 с током нагрузки 5А.
Список использованных источников
1. Русинов Л. А. «Проектная компоновка аппаратуры программно-технологических комплексов»: методические указания / Л. А. Русинов, Н. А. Сягаев, В. Г. Харазов, В. В. Куркина, Н. А. Чистяков. — Спб.: СПбГТИ (ТУ), 2008. — 33с.
2. Описание контроллера FP2
3. http://www.pepperl-fuchs.ru/main/process/process1/process101. aspx — (Барьеры искрозащиты фирмы pepperl-fuchs)