 |
Структура системы автоматизации
|
|
|
|
Автоматизированная система управления созданная для данного объекта состоит из трех уровней:
- нижний уровень;
- средний уровень;
- верхний уровень.
Нижний уровень включает в себя датчики и приборы, преобразующие измеряемые величины в электрический сигнал.
Средний уровень включает в себя микропроцессорный контроллер, который выполняет следующие функции:
- сбор и обработка сигналов с аналоговых датчиков;
- сбор и обработка цифровых сигналов аварий, предупредительной и исполнительной сигнализации, состояния технологического процесса и оборудования;
- управление исполнительными механизмами;
- автоматическое регулирование технологических параметров системы;
- выявление и регистрацию причин аварийных ситуаций;
- обмен данными с верхним уровнем.
В микропроцессорном контроллере происходит обработка сигналов и выработка управляющих воздействий. Далее информация по каналам связи передаётся на верхний уровень, представленного в виде персонального компьютера и специального программного обеспечения.
Верхний уровень выполняет следующие функции:
- осуществление круглосуточного и непрерывного обмена информацией с контроллером;
- обработка информации и формирование базы данных;
- архивация информации;
- отображение состояния технологического процесса в виде мнемосхем;
- отображение тенденции изменения технологических параметров в виде графиков (трендов);
- дистанционное управление технологическим процессом;
- настройка некоторых технологических параметров;
- формирование и печать отчетных документов.
Алгоритм контроля и управления
Алгоритм контроля и управления состоит в следующем:
|
|
|
– сбор информации с датчиков и объектов автоматизации;
– обработка этих данных (проверка на достоверность, масштабирование, сравнение с уставками и т.п.);
– генерирование управляющих воздействий на клапаны, входящие в состав контуров ПИД-регулирования (всего 7 контуров);
– выдача управляющих воздействии на исполнительные механизмы.
Разработка нижнего уровня системы автоматизации
Полевые приборы
К полевым приборам относятся различные датчики, измеряющие технологические параметры системы и преобразуют их в форму, удобную для передачи и дальнейшей обработки в контроллере.
Датчик для измерения избыточного давления МЕТРАН-100-ДИ
Датчик для измерения избыточного давления МЕТРАН-100-ДИ (модели 1050,1060) предназначен для преобразования избыточного давления на входе и выходе насосных агрегатов, и давления в технологических аппаратах в стандартный токовый сигнал дистанционной передачи.
Датчик обеспечивает непрерывную самодиагностику:
- возможность простой и удобной настройки параметров двумя кнопками;
- измеряемые среды: жидкость, пар, газ (в т.ч. газообразный кислород).
Технические данные:
- диапазон перенастройки 10:1;
- встроенный фильтр радиопомех;
- микропроцессорная электроника;
- простота конструкции, надежность, малые габариты, невысокая стоимость обеспечивают повышенный спрос потребителей;
- диапазон измеряемых давлений: - минимальный 0-0,06 МПа; - максимальный 0-100 МПа;
- выходной сигнал 4-20, 0-5, 0-20 мА;
- температура окружающего воздуха: -40...70°С;
- исполнения: - обыкновенное; - кислородное; - взрывозащищенное (ExiallCTSX, ExibllCTSX, 1 ExdsllBT4/H2X);
- степень защиты от воздействия пыли и воды: - IP55, - IP65 - для датчиков МП.
Сигнализатор уровня
Сигнализаторы предельного уровня жидких сред реализуются на применением различных физических принципов таких, как гидростатический, ультразвуковой, поплавковый (буйковый) и направленное электромагнитное излучение.
|
|
|
Рассмотрим следующие приборы измерения и сигнализации уровня: сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-4, реле уровня РУ-305, LIQUIPHANT.
Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-4 предназначен для контроля положения уровня различных жидких продуктов в двух точках. Прибор состоит из одного или двух датчиков положения уровня ДПУ5 и двухканального вторичного преобразователя ПВС3.
Датчики ДПУ5, входящие в состав сигнализатора, обладают следующими преимуществами:
- работоспособность на широком спектре продуктов, включая продукты низкой плотности (сжиженные газы), сильнопенящиеся и кипящие жидкости;
- надежная работа прибора в условиях сильных обледенений контролируемого аппарата и на высокоадгезионных жидкостях;
- возможность установки через патрубки малого диаметра 25 мм.
Определение положения уровня жидкости основано на различии способности пропускать ультразвуковые колебания жидкостями и газами.
Принцип работы датчика основан на измерении интервала времени между выдачей возбуждающего импульса на пьезоэлемент возбуждения (ПВ) и регистрацией полученного отклика от пьезоэлемента чувствительного (ПЧ), которые разделены рабочим зазором.
При помещении узла приемо-передающего УПП в жидкость, которая характеризуется хорошим пропусканием и высокой скоростью распространения ультразвуковых колебаний, время распространения волны от ПВ до ПЧ будет достаточно малым.
При нахождении УПП в газовой среде, учитывая, что поглощающая способность газовой среды в ультразвуковом диапазоне велика, а скорость распространения ультразвука в газе мала, ПЧ регистрирует ультразвуковые колебания от ПВ, прошедшие через металлические элементы конструкции штанги датчика. Время распространения ультразвуковых колебаний от ПВ до ПЧ в этом случае значительно больше времени распространения через рабочий зазор, залитый жидкостью.
При нахождении УПП в газе микроконтроллер датчика модулирует цепь питания датчика сигналом частотой 125 Гц.
Когда уровень жидкости оказывается выше УПП, частота модуляции цепи питания датчика уменьшается до 15 Гц.
Номинальный вынос чувствительной зоны датчика - от 0,25 до 4,0 м определяется длиной штанги, соединяющей УПП с корпусом первичного преобразователя (ПП).
|
|
|
Масса датчика не более 3,6 кг. Масса ПВС3 не более 2,5 кг.
Технические параметры и характеристики:
- абсолютная погрешность определения уровня не более ±10 мм;
- время срабатывания прибора составляет не более 5 с;
- время установления рабочего режима не более 15 с;
- питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением от 180 до 242 В, частотой (50±1) Гц.
Вторичный преобразователь ПВС3 включает в свой состав электронную плату, которая обеспечивает искробезопасное питание, обработку сигналов, индикацию состояния датчиков и сигнализацию.
Плата содержит:
- блок питания БП3;
- источник питания датчиков (ИПД);
- схему обработки сигналов датчиков и управления сигнализацией и ключами, построенную на микроконтроллере PIC16F873;
- светодиодные индикаторы, сигнализирующие о включении прибора в сеть и положении уровней жидкости;
- четыре оптоэлектронных ключа (по два на канал измерений).
Нормальное функционирование прибора обеспечивается при длине соединительного кабеля между датчиком и ПВС3 не более 1,5 км.
Средняя наработка на отказ прибора с учетом технического обслуживания не менее 50000 ч [4].
Реле уровня РУ-305 предназначено для контроля уровня жидких сред и выдачи электрического сигнала при достижении уровнем контролируемой жидкости заданного значения.
Реле не может быть использовано для работы с жидкостями, кристаллизирующимися, загустевающими и выпадающими в осадок в условиях эксплуатации.
Принцип действия реле основан на перемещении поплавка и связанного с ним магнита вместе с изменяющимся уровнем. При достижении заданного уровня происходит переброс второго магнита, размещенного в корпусе, и срабатывание герконов (замыкание контактов у одного и размыкание у второго).
Одним из недостатков данного сигнализатора является замерзание механических частей, а так же не возможность оперативного изменения уставок (заданы конструктивно) [7].предназначен для определения верхнего или нижнего предельного уровня всех типов жидкостей.- это устройство с резонатором камертонного типа (из-за формы его часто называют колебательной вилкой), в котором пьезоэлектрическим способом возбуждаются сильные механические колебания в диапазоне резонансных частот. Благодаря высоким механическим качествам вибрирующей системы достаточна весьма малая мощность возбуждения.
|
|
|
