Сау нагріванням возухонагревателя доменної печи

Запровадження. Доменне виробництво.

Опис технологии.

Опис системи регулирования.

Схема системи автоматичного регулирования.

Вибір використовуваних приладів (датчиків, преобразователей).

Вибір регулятора і параметрів його настройки.

Вибір виконавчого механізму (технічні характеристики, принцип дії, його можливості).

Вибір регулюючого органа.

Укладання про виконану роботу (вывод).

Список літератури.

ЗАДАНИЕ:

1). Розробити систему автоматичного управління (САУ) нагріванням воздухонагревателя доменної печи.

2). Зробити вибір елементів САУ:

а) вибір виконавчих приборов;

б) вибір регулятора;

в) вибір виконавчого механизма;

р) вибір регулюючого органу.

1 Доменне производство.

Чугун виплавляють в шахтних печах. Процес доменної плавки безперервний. Згори в піч завантажують сирі матеріали (офлюсованный агломерат, кокс), а нижню частина через фурмы подають нагрітий повітря і рідке, газоподібне чи пылевидное паливо. Отримані від спалювання палива гази проходять через стовп шихти й їй свою хімічну і теплову енергію. Опускающаяся рудна шихта нагрівається, відновлюється і плавиться. Частина коксу витрачається в печі На оновлення заліза та інших елементів, і навіть на коксування заліза, але більше його чисельність сягає фурм, що й згоряє.

Доменна піч є потужною і високопродуктивним агрегатом, у якому витрачається дуже багато шихти і дуття. Сучасна доменна піч щодоби витрачає близько 23 000 т. шихти, 18 000 т. дуття, 1700 т. газу і видає 12 000 т. чавуну, 4000 т. шлаку і 27 000 т. колошникового газу. Отже, у великих доменної печі щохвилини виплавляється близько 9 т. чавуну. Задля більшої безупинної подачі й випуску такої великої кількості матеріалів необхідно, щоб конструкції печі були прості, надійні і дозволяли працювати без простоїв печі протягом тривалого времени.

Пристрій печи.

Внутрішнє обрис вертикального розтину доменної печі називають її профілем, у якому розрізняють ведучий, шахту, распар, заплечики і горн. При конструюванні діаметр і висоту цих елементів вибирають головним чином основі аналізу даних роботи фактичних печей. Наприклад наведено розміру для доменної печі N 5 ВАТ «Північсталь «обсягом 5500 м³. Доменна піч зовні криється у металевий кожух завтовшки 20−25 мм у верхній частині і 35−40 мм у нижній, що з низки циліндричних і конічних поясів. Кожух виконують цельносварным. З внутрішнього боку кожуха перебуває вогнетривка підбійка, охлаждаемая холодильниками. В багатьох випадках верхня частина печі від распара до колошника спирається на зване мараторное кільце, що лежить на колонах, а нижня частина спирається на фундамент. Матеріал на вершина подають з двох скипов, рухомих згори донизу по похилому мосту, або навіть за допомоги транспортёра.

Основний частиною колошникового устрою є засыпной апарат. Він, зазвичай, буває двох типів. Перший складається з великого і малого конусів з названої воронкою. Задля більшої рівномірного розподілу шихти в межконусном просторі малий конус та її воронка обертаються навколо своєї осі з допомогою спеціальної устрою. Скіп перекидається на колошнике, і шихта спочатку вивантажується в приёмную вирву, потім при опусканні малого конуса — в межконусное простір і за опусканні великого конуса — в доменну піч. Наявність двох по черзі опускающихся конусів забезпечує герметизацію колошника за мінімального завантаження шихти.

Засыпной апарат іншого типу має нерідні воронки, снабжённые герметичними затворами, у результаті зайвими в герметизації з допомогою розподільного устрою. Замість великого конуса застосована складніше пристрій. У частині печі перебувають фурменные устрою, якими подається нагріте дутьё і добавки газоподібного, рідкого чи пиловугільного палива. Рідкі продукти плавки безупинно стікають в горн печі, у якому розташовані льотки для випуску чавуну й у випуску доменного шлаку. Через ці льотки періодично випускають продукти плавки. Отже, процеси в печі і подача шихти відбуваються безупинно, а випуск чавуну і шлаку — периодически.

Підбійка печі.

Для футерівки застосовують шамотный цегла, высокоглинозёмистый черепицю й потрощене углеродистые блоки.

Шамотный цегла отримують з суміші обожжённой вогнетривкої глини (шамоту) і сирий вогнетривкої глини. Він має 30−40% Al2O3 і 1,6% Fe2O3. Цегла з нижчим змістом глинозёма застосовують для кладки верхню частину печі, його вогнестійкість мусить бути не нижче 1580? З, а цегла з нижчим змістом глинозёма — для кладки частині печі, його вогнестійкість мусить бути не нижче 1700−1730 ?З. Краще для низу печі застосовувати высокоглинозёмистый цегла, у якому більш 45% Al2O3, його вогнестійкість становить близько 1750? З.

Углеродистые блоки виготовляють з коксу і обожжённого антрациту з добавкою як зв’язувальної невеликої кількості кам’яновугільного пеки. Довжина блоків сягає 3−4 м, вони теж мають прямокутне перетин. Блоки в комбінації з высокоглинозёмистым цеглою великих розмірів застосовують для кладки найнижчої частини печі - поду.

Шви між вогнетривкими цеглинами заповнюють розчином, виготовленим з мертелей, відповідних класу цегли. Мертель — це порошок, що з измельчённого шамоту вогнетривкої глини. Для відповідальних видів кладки застосовують мертели з добавкою невеликих кількостей поверхнево-активних і клеющих речовин (сода, сульфитно-спиртовая барда), що дозволяє приготовляти розчини з не меншою вологістю за одночасного підвищення їх пластичності. Для заповнення швів між вуглецевими блоками застосовують углеродистую пасту, що складається з коксу і маслопека. Зазор між блоками допускається трохи більше 0,5 мм для вертикальних і 1,5 мм для горизонтальних швів.

У сучасному доменної печі тривалість перебування у ній матеріалів становить 4−6 годин, а газів — 1−3 секунд. Високі показники плавки можна отримати при хорошому розподілі газів в перетині печі. Лише цього разі гази в у максимальному ступені віддадуть фізичне тепло матеріалам та найповніше буде використано їх восстановительная здатність. Природно, що розподіл газового потоку в перетині печі залежить від розподілу шихти.

Шихту завантажують в піч окремими порціями — колошами. Рудну частина колоши можна завантажувати окремо чи разом з коксом. Значимість колоши і загальнодосяжний спосіб її завантаження вибирають те щоб розподіл газів у печі було найкращим.

Слід враховувати, що дутьё вступає у піч під стінами, а газове опір шару шихти під стінами менше, ніж у центрі, і тому гази прагнуть йти попід стінами. Нині основним железнорудным матеріалом є агломерат, шар якого менш газопроницаем, ніж шар коксу. Тому доцільно, щоб шар агломерату під стінами був товщі, ніж у центрі печі, а шар коксу — наоборот.

У зв’язку з значним обсягом доменних печей і переходом більш дрібну калиброванную шихту (котуни, дроблёный кокс, отгрохоченный агломерат) подачу шихти на шпиль здійснюють транспортёром із застосуванням засыпных апаратів нових типів з більшими на можливостями регулювання газового потоку перерозподілом шихти по радіусу колошника.

Продукти доменної плавки.

Кінцевими продуктами доменної плавки є чавун і шлак, випущені з доменної печі в огненно-жидком вигляді, і доменний газ. Чугун, зазвичай, є основним продуктом доменного виробництва, а шлак і доменний газ — побочными.

Мета доменного виробництва полягає у отриманні чавуну, це багатокомпонентний сплав заліза з вуглецем, кремнієм, марганцем, фосфором і сіркою. Залежно від призначення чавуну і південь від складу проплавляемых шихтовых матеріалів ньому можуть утримувати, ще, ще хром, нікель, ванадій, титан, мідь і миш’як. Зміст основних елементів (З, Si, Mn, P, P. S, Cr, Ni, Cu, As) в чавуні регламентується відповідним ДОСТом чи технічними условиями.

Склад чавуну, одержуваного під час доменної плавки, визначається вимогами споживачів та можливостей доменної плавки. Відповідно до з цим прагнуть підібрати склад шихтовых матеріалів і технологічний режим плавки.

Усі доменні чавуни за своїм призначенням поділяють втричі основні види: переробний, готовий до подальшого переділу в сталь; ливарний, використовуваний після переплаву в чугуноплавильных цехах для виливки чавунних виробів; доменні феросплави, використовувані як розкислювачів чи присадки в сталеплавильному і чугунолитейном производствах.

Переробний чавун є переважним виглядом продукції доменного виробництва. На її частку припадає близько 90 відсотків % загального виробництва чавуну. Він призначений для сталі у конвертерах чи мартенівських печах і звичайно містить 0,3−1,2% Si; 0,2−1,0% Mn, 0,15−0,2% Р і 0,02−0,07% P. S. У чавуні деяких марок, призначений для переділу в кислих конверторах, фосфору має бути обмаль (?0,07%), а використовуваному для спеціального сталеплавильного переділу із отриманням як стали, але фосфористых шлаків необхідно, щоб фосфору було 1,2−2,0%.

Литейний чавун за змістом фосфору поділяють на малофосфорный (до 0,1% Р), звичайний (0,1−0,3% Р), і высокофосфористые чавуни (0,31−0,7% і 0,71−1,2% Р). Для виготовлення високоміцних виробів застосовують чавуни з низьким змістом фосфору, а художнього лиття — высокофосфористые чугуны.

Слід зазначити, що останні роки переробний чавун використовують як для виплавки стали, але й переплавлення в чавуноливарних цехах для чавунних отливок.

Виплавка чавуну в доменних печах неминуче супроводжується отриманням значної кількості доменного шлаку, що є побічним продуктом доменної плавки. Шлак утворюється в доменної печі з флюсів, золи коксу і залізовмісних матеріалів. Його кількість визначається змістом заліза в шихті і необхідної основностью. Що бідніша залізом шихта і що вище необхідна основность шлаку, тим більше коштів вихід шлаку з печі. Зазвичай при виплавці передільного і ливарного чавунів вихід шлаку становить 0,3−0,6 т на 1 т чавуну.

Доменний процес визначається тепловими, хімічними, газодинамическими, механічними явищами, що перебігають в печі. Доменна піч як об'єкт управління дуже складна, дуже складно вивчити всі параметри доменної печі як об'єкта управління, поетом управління доменними процесами здійснюється з багаторічного досвіду фахівців доменного виробництва.

У комплексі управлінь технологічними процесами можна виділити такі підсистеми: шихтовки і шихтоподачи, теплового режиму, розподілу газового потоку, ходу доменної печі.

Підсистема управління шихтовки і шихтоподачи вирішує такі основні завдання: розрахунок шихти для доменної плавки з наведених даних матеріалів, управління набором, зважуванням і доставкою матеріалу на провідний, управління завантаженням матеріалів доменну піч.

Управління тепловим режимом забезпечує управління тепловими процесами у верхній та нижньої частинах доменної печі.

Управління розподілом газового потоку включає у собі управління розподілом дуття і газу по фурмам, і навіть управління розподілом матеріалів на колошнике.

Управління ходом доменної печі забезпечує управління одночасного сходу стовпа шихтовых матеріалів.

Подача і нагрівання дутья.

Для нормального перебігу доменного процесу досягнення високої продуктивності необхідно вдуйте щохвилини 1,6−2,3 м³ (чи 1,9−3,2 кг) дуття на 1 м³ корисного обсягу печі. Нижній межа належить на роботу на дуття, обогащённом киснем. Так, під час роботи доменної печі обсягом 3000 м³ щохвилини необхідно подавати дуття близько 4800 м³, а доменної печі обсягом 5000 м3 — близько 8000 м³. Оскільки тиск газів на колошнике підвищується до 250 кПа, тиск дуття, подаваного в піч, сягає 350−400 кПа.

Для подачі в доменну піч дуття та її стискування застосовують повітродувні машини різних типів. Найбільшого поширення набула отримали відцентрові повітродувні машини з паротурбинным приводом, звані паротурбовоздуходувки продуктивністю 4000−7000 м3/мин, створюють тиск дуття не вдома, однакову 400−500 кПа.

Нині як дуття широко застосовують повітря, збагачений киснем. Останній отримують на кисневих станціях з блоками поділу повітря. Продуктивність великих блоків по кисню становить 35 000 м3/ч. У цих блоках процес складається з попереднього скраплення повітря, і потім піддають ректифікації, т. е. поділу, заснованого на відмінності температур скраплення різних складових повітря. При поділі необхідно досягати негативних температур до -200 ?З, оскільки температура кипіння повітря становить -192?С. Такі низькі температури досягають внаслідок багаторазового розширення стиснутого повітря і системи теплообмінників, у яких відбувається передача холоду від однієї середовища в іншу. При випаровуванні рідкого повітря на першу чергу зникає суміш газів, багатих азотом (tкип=-195,8?С), потім аргоном (tкип=-189,4?С), унаслідок чого залишок поступово збагачується киснем (tкип=-183?С). Отриманий на кисневою станції газоподібний технічний кисень (95−97% О2) або додають у вхідний патрубок воздуходувной машини або ж подають до воздухонагревателям по окремому кислородопроводу.

Дутьё, подаване воздуходувной машиною, нагрівають до1050−1300?С в воздухонагревателях, званих іноді кауперами на вшанування Каупера, що у 1857 р. отримав патент на регенеративный піч з цегельною насадкою.

Сучасний груба має зовнішнє діаметр 9 м, висота догори бані становить 36 м. Верхню частина насадки і купол викладають з высокоглинозёмистого цегли чи динаса, а нижню частина — з шамотного цегли. Товщина насадочного цегли становить 40 мм. На цьому цегли викладено осередки розміром 45? 45 мм у всій висоті насадки. Поверхня нагріву 1 м³.

такий насадки близько 25 м². Останнім часом запропоновано застосовувати для насадки шестигранні блоки з круглими осередками, мають горизонтальні проходи. Це складніша насадка, та її поверхню становить близько тридцяти м2 на 1 м³ обсягу насадки.

Слід розрізняти газовий і повітряний періоди роботи воздухонагревателя. У газовий період здійснюється нагрівання насадки продуктами спалювання газу, а повітряний період нагрівається дутьё рахунок охолодження насадки. У газовий період закриті клапани холодної та гарячого дуття і де відкрито горілка і димові клапани.

Газ спалюється в камері горіння і догорає під куполом, а продукти згоряння проходять згори донизу через насадку, нагрівають неї і з температурою 250−400 ?З йдуть через димові клапани і кабана в димову трубу. Для подачі газу передбачена газова горілка з вентилятором продуктивністю повітрям 80−200 тис. м3/ч. Спалюють переважно очищений колошниковый газ чи суміш його з природним чи коксовым газом.

У повітряний період закриті димові клапани і відключена газова горілка, але відкриті клапани на шляху подання холодної та відводу гарячого дуття. Холодне дутьё вступає у поднасадочное простір, проходить насадку, де нагрівається, і крізь клапан направляють у воздуховод гарячого дуття і у печь.

Принаймні охолодження насадки воздухонагревателя температура гарячого повітря, виходить із нього, падає. Це неприпустимо для нормальної роботи доменної печі, тому повітря нагрівають до високої температури, ніж потрібно, і щодо нього підмішують, використовуючи автоматичне дозування, необхідну кількість холодного повітря, аби підтримати температуру дуття постійної. Це здійснюється за допомогою смесительного воздухопровода і автоматичного смесительного клапана.

Газовий період приблизно двічі тривалішою від повітряного. Отже, необхідно щонайменше трьох кауперів — два одночасно нагріваються, а один нагріває повітря. Фактично на піч припадають чотири каупера, а окремих випадках — сім кауперів на дві печі.

Задля більшої нагріву дуття до високої температури (1200 ?З повагою та вище) необхідно, крім наявності необхідної поверхні нагріву, запровадити у підкупольної частини досить вогнетривкі матеріали. І тому застосовують спеціальний высокоглинозёмистый цегла. Або малоразрыхляющийся динас. З метою збільшення поверхні нагріву воздухонагревателей останнім часом почали застосовувати виносні камери горіння.

Для зменшення чи його повної припинення подачі дуття в піч баз зупинки воздуходувной машини з кожної печі є воздушно-разгрузочный клапан, чи клапан снорт. Він установлений на воздухопроводе холодного дуття між воздухонагревателем і воздуходувной машиною, управління ним здійснюється з майданчики, розташованої у горна доменної печі.

Конструкція і принцип дії воздухонагревателя. Сучасний піч є вертикально розташований куполообразный циліндр (основні розміри воздухонагревателей визначають шляхом теплотехнічного і гідравлічного розрахунків, з необхідної температури нагріву дуття та її кількості; ще, виробляють розрахунок воздухонагревателя на міцність, керуючись заданим тиском дуття). Зовні плита заключён в сталевої кожух, який зсередини викладено огнеупорным цеглою запобігання прогара і деформацій кожуха, і навіть зменшення теплових втрат надходжень у атмосферу.

Внутрішнє простір воздухонагревателя розділене не яка доходить догори вертикальної стіною 7 з вогнетривкої цегли на частини: камеру згоряння 4 і огнеупорную насадку 6 з вертикальними каналами, яка згори сполучається з камерою згоряння подкупольным простором 5, а внизу з поднасадочным простором 8. Поднасадочное простір залежно від режиму роботи воздухонагревателя може з'єднуватися або з кабаном й димової трубою, або з воздухопроводом холодного дутья.

Груба працює циклично. Цикл роботи починається з нагріву насадки. І тому до камери згоряння 4 через отвір 2 примусово подають газо-воздушную суміш, яка, торкаючись раскалёнными стінами у нижній частині камери згоряння, воспламеняется й цілком згоряє в шахті камери згоряння. Максимальна температура продуктів згоряння буває у подкупольном просторі 5, де гази, змінивши собі напрямок руху на 180о, кидаються згори донизу через вертикальні канали вогнетривкої насадки 6, передаючи їй своє тепло. З вертикальних каналів насадки гази вступають у поднасадочное простір 8, охлаждёнными до 200 — 400о З повагою та через отвір 9 димових каналів вступають у димовою борів й у димову трубу.

Передача тепла більш нагрітих газів менш нагрітої вогнетривкої насадке точиться переважно конвекцией і тільки частково випромінюванням. Тому що вище швидкість руху газів, що більше поверхню їх зустрічі з насадкою і більше різницю температур газів і насадки, є тим інтенсивнішим протікає передача тепла.

Після закінчення нагріву насадки піч переводять на нагрівання дуття. І тому спеціальними клапанами закривають отвори 2 і 9-те, отсоединяя піч від пальники і дымового кабана, і крізь отвір 1 з'єднують поднасадочное простір з воздухопроводом холодного дуття, а камеру згоряння через отвір 3 з воздухопроводом гарячого дуття. Холодний повітря від воздуходувной машини з поднасадочного простору потрапляє через канали насадки і рухається знизу вгору, відбираючи тепло нагрітої насадки. З вертикальних каналів насадки нагрітий до високої температури повітря відбуває о подкупольное простір, де змінює собі напрямок руху на 180о і крізь камеру згоряння отвір 3 вступає у авіалінія гарячого дуття, який соединён з кільцевим воздухопроводом доменної печі. У момент після перекладу з режиму нагріву в режим дуття энтальпия насадки воздухонагревателя максимальна. Температури куполи, й верхи насадки теж максимальні. Принаймні роботи у дутьевом режимі насадка віддає тепло повітрю і її температура зменшується. Коли температура верхніх рядів насадки стане рівної заданої температурі дуття, слід перекласти на режим дуття новий нагрітий груба, а охолонувши перекласти на режим нагріву. Переклад воздухонагревателей здійснюється за програмою: 1 година за режимі дуття, 2 години на режимі нагріву. Роботу воздухонагревателя під час нагріву насадки прийнято називати газовим режимом воздухонагревателя, а роботу у період нагріву дуття — повітряним режимом воздухонагревателя.

Схема Системи автоматичного регулирования.

Воздухонагреватели призначені для нагріву дуття до температур вище 1300? З. Щоб якось забезпечити безперервний нагрівання дуття, доменну піч оснащують трьома чи чотирма воздухонагревателями, які становлять регенеративные устрою періодичної дії і що по черзі в режимах акумуляції тепла насадками регенераторів (режим нагріву) чи нагріву дуття (дутьевой режим). Переклад воздухонагревателей вже з режиму на інший здійснюється автоматично за програмою (1 год. як дуття, 2 год. як нагріву) чи з показнику, що характеризує остигання нагрівача. Це то, можливо ступінь закриття заслінки, регулюючої подмешивание холодного повітря до дутью, Року Польщі через піч. Вочевидь, що, якщо заслінка наближається до повного закриттю, то плита охолонув, і температура нагріву дуття у ньому близька до мінімально допустимому значенням. Потрібна переключення воздухонагревателя на режим нагрева.

Завданнями автоматичного управління тепловим режимом воздухонагревателей є цілковите і економічне спалювання палива, нагрівання насадки до заданої температури обмеженням граничною температури бані запобігання руйнації вогнетривів, автоматичне переключення з режиму нагріву на режим дуття і наоборот.

Витрата газу за кожен груба II контролюється датчиком 2а в комплекті зі вторинним приладом 2б і підтримується на заданому рівні регулятором витрати 2 г з допомогою виконавчого механізму 2д з регулюючої заслінкою 2е, встановленої на підводі газу до горілці III.

Температура бані стабілізується системою, що з датчика температури 1а, вторинного приладу 1б, регулятора 1 В і виконавчого механізму 1д, який впливає на лопатки подає апарату вентилятора IV.

Температура диму після воздухонагревателя вимірюється термоелектричним термометром — термопара 4а і вторинний прилад 4б.

Робота системи регулювання нагріву протікає так. З схеми автоматичного перемикання воздухонагревателей надходять сигнали вмикання вентилятора і часткове відкриття клапана на газопроводі. Якщо камері горіння спалахує факел, то датчик наявності смолоскипа За дає дозволу включення регулятора витрати 2 г, що з цього історичного моменту починає підтримувати поставлене витрати газу. Витрата повітря на народних обранців встановлюють з такою розрахунком, щоб коефіцієнт витрати повітря був близьким до одиниці. Температура бані починає зростати й у певний час сягає максимально припустимого значення, встановленого задатчиком. Відтоді регулятор 1 В починає збільшувати витрата повітря, відкриваючи лопатки подає апарату вентилятора 1е. У цьому температура бані стабілізується внаслідок зменшення температури продуктів згоряння, а тепловіддача від газів до насадке воздухонагревателя збільшується, оскільки зростає кількість продуктів згоряння збільшується їхнє руху каналами насадки.

Принаймні прогріву насадки зростає температура диму, минаючого з воздухонагревателя. Коли вона досягає максимально припустимого значення, заданого задатчиком 4 В, коригувальний прилад 4б змінює завдання регулятору витрати 2 г, не допускаючи подальшого збільшення температури диму. Якщо за цьому температура бані кілька знизиться, то регулятор температури 1 В скоротить витрата повітря і забезпечить підвищення бані до заданого значения.

Вибір використовуваних приборов.

Датчик температури ТТ 242.

Термоелектричний датчик ТТ 242 призначений для виміру температури газових потоків за умов механічних і температурних воздействий.

Основні технічні характеристики:

Діапазон вимірів, ?З 0+2000.

Опір, Ом2,6 ± 0,2.

Показник термічної інерції, з трохи більше 1,5.

Можливість безвідмовної роботи з імовірністю 0,8 щонайменше 0,98.

Маса, кгне більш 0,2.

Номінальна статична характеристикаВР (А)-1, ВР (А)-2, ВР (А)-3.

Умови эксплуатации:

Вплив трьох циклів зміни температури довкілля, ?С-100 +50.

Температура, ?С:

У місці установки датчика, у зоні укладання кабелю і установки.

штепсельного разъёма не более+200.

зануреної в контрольовану середу частини депутатського корпусу датчикане більш +800.

тиск робочої середовища протягом 2 з, МПа0,4.

вібрація в смузі частот 3…20 гц з прискоренням, м/с224…40.

випадкова вібрація в смузі частот 20…2000 гц зі спектральной.

щільністю, м•с-2/Гцне более200.

ударні прискорення за частоти ударів 30…10 000 гц, м/с2 50…50 000.

акустичний галасу діапазоні 20…4000 гц з інтенсивністю, дБ трохи більше 176.

Чутливим елементом датчика є відкрита вольфрам-рениевая термопара з діаметром електродів 0,35 мм. Герметизація датчика і кріплення чутливого елемента у корпусі забезпечується герметичним висновком з прессматериала ВЭП-1. Кабель датчика складається з вольфрам-рениевых провідників, ізольованих друг від одного й экранированных плетёнкой з нержавіючого стали.

Розробник: НВО вимірювальної техніки, р. Королёв.

Датчик температури ТХК 1087.

Термоелектричний датчик ТХК 1087 призначений для виміру температури азотоводородной суміші і газів після згоряння газу (H2, N2, CO, O2, H2O, CH4), газоподібного і рідкого аміаку, газу, конвертованого газу, моноэтанолоаминеового розчину з домішками сірководню (H2S) і сірчистого анигирида (SO2) у припустимих межах по ГОСТ 12.1.005−76. До 4 год допускається експлуатація датчиків при концентрації H2S до 100 мг/м3.

Датчики випускаються в чотирьох конструктивних варіантах. Усього існує 71 заводський варіант виконання датчика ТХК 1087. Заводські варіанти виконання різняться конструкцією, схемою електричних сполук, матеріалом захисної арматури і монтажній частини.

Основні технічні характеристики:

Діапазон виміру, ?С0…+600.

Показник термічної інерції, с20.

Маса, кг1,22.

Номінальна статична характеристикаXK (L).

Тиск робочої середовища, МПа16.

Защищённость від впливу навколишнього середовища із боку висновків IP55.

Виброустойчивость — виконання N4 по ГОСТ 12 997–84.

Вигляд вибухозахисту — взрывонепроницаемая оболонка по ГОСТ 22 782.6−81.

Маркування по взрывозащите 2ExdIICT6.

Матеріал захисної арматури — сталь 12X18H10T.

Виготовлювач: Луцький приладобудівний завод ПО Электротермия, р. Луцьк, Україна.

Як елемента За виберемо фотосигнализатор пламени.

Вхідний сигнал — низькочастотна пульсація світла із довжиною хвилі от1 до 3 мкм буде в діапазоні 6−12 гц. Вихідний сигнал — замикання контактів реле контролю пламени.

ТУ 311.225 549.084−92.

ФСП 1.1 42.1878.

Виготовлювач: Московський завод теплової автоматики.

Турбінний витратовимірювач складається з 3-х основних елементів: турбінний первинний перетворювач витрати 3, вторинний перетворювач частоти обертання 4, яка реєструє вимірювальної системи 1, 2 — подшипник.

Турбінні прилади як первинного перетворювача мають зазвичай аксиальные трубки, осі яких збігаються з віссю трубопроводу, на мають механічної зв’язки Польщі з будь-яким вимірювальним чи счётным пристроєм, рахунок цього знижується похибку вимірювання.

Як елемента 2а виберемо витратовимірювач фірми Singer, модель 12 GT; ця модель має робочий тиск 10 МПа, витрата 4250−415 000 м3/ч, похибка ±1.

Вибір регулятора.

Вихідними даними до розрахунком регулятора є статичні і динамічні параметри об'єкта, тобто коефіцієнт об'єкта Брила, чисте запізніле розуміння і стала часу. Тип регулятора вибирають виходячи з таких рекомендаций:

— релейный.

— непрерывный.

— непрерывный.

У нашому випадку: ?об=10мин, Tоб= 1 годину. З приведених вище рекомендацій вибираємо релейний регулятор.

Вигляд релейного характеристики (рис. 4) обумовлений принципом роботи САР нагріву бані як нагріву воздухонагревателя. Під час згоряння газоповітряної суміші відбувається нагрівання бані (нижня гілка характеристики); що його температура сягає значення 1500 оС (максимальна температура нагріву бані воздухонагревателя становить 1550 оС) регулятор подає сигнал вмикання вентилятора, який збільшує подачу повітря (внаслідок знижується температура продуктів згоряння, а теплопередача від газів до насадке воздухонагревателя збільшується, оскільки зростає їх кількість і швидкість руху каналами насадки) і температура бані починає знижуватися. Коли зниження температури сягає значення 1400о З, регулятор посилає сигнал на вимикання вентилятора. Внаслідок цього температура бані знову починає збільшуватися, оскільки надлишку повітря ми маємо (збільшується температура продуктів згоряння, а теплопередача від газів до насадке воздухонагревателя уменьшается).

Аналогічно чинимо і з регулятором 2 г. Його характеристика має такий самий вид, як в 3-х позиційного реле.

Регулятор видає сигнал однооборотному запорному механізму на закриття заслінки газопроводу зі збільшенням температури відпрацьованого газу понад сотні оС, т. е. коли насадка воздухонагревателя нагрілася. При температурі газу нижче 200 оС регулятор видає сигнал для відкриття заслінки — відбувається процес нагріву насадки. Регулятор при регулюванні витрати повинен працювати до і системи перемикання режимів роботи воздухонагревателя.

Як регулятора виберемо тендітний контролер SIMATIC S7−200, CPU 222 Программируемые контролери SIMATIC S7−200 призначені для побудови систем автоматичного управління й державного регулювання, як розписування окремих машин, і конструкції окремих частин виробничого процесу.

Контролери знаходять застосування управления:

1) прессами;

2) смесителями пластификатора і цемента;

3) насосними і вентиляторами;

4) деревообробним оборудованием;

5) воротами і дверями;

6) гідравлічними подъемниками;

7) конвейерами;

8) устаткуванням харчової промышленности;

9) лабораторним оборудованием;

10) обміном даними через модем;

11) електротехнічним обладнанням і аппаратурой;

На основі можна створювати ефективні управляючі устрою, відмінні щодо невисокою вартістю SIMATIC S7−200 дозволяють вирішувати широкий, спектр завдань управління. Від заміни простих релейно-контактных схем до побудови автономних системам управління або створення інтелектуальних пристроїв систем розподіленого виводу-введення-висновку. Программируемые контролери S7−200 знаходять застосування там, де основним вимогою до системи управління її низька вартість. Їх основні достоинства:

1) Программируемые контролери, відмінні максимумом ефективності мінімуму витрат.

2) Простота монтажу, програмування і обслуговування.

3) Рішення як простих, і комплексних завдань автоматизации.

4) Можливість застосування як автономних систем чи ролі інтелектуальних відомих пристроїв систем розподіленого ввода-вывода.

5) Можливість використання їх у сферах, де застосування контролерів раніше вважалося економічно нецелесообразным.

6) Праця у реальному масштабі часу й потужні комунікаційні можливості (PPI, PROFIBUS-DP, AS интерфейс).

7) Компактні розміри, можливість установки в обмежених объемах.

До основних рис S7−200:

1). Простота освоєння, підкріплювана наявністю спеціальних стартових пакетів та програмах технічної документации.

2). Простота використання: інтуїтивно зрозумілий потужний набір инструкций, дружественное програмне обеспечение.

3). Праця у реальному масштабі времени.

4). Потужні комунікаційні можливості: робота у мережах PROFIBUS-DP і AS інтерфейсі, зв’язок по PPI і MPI, використання вільно программируемых протоколов.

Сімейство SIMATIC S7−200 включає на свій состав:

1) 4 типу центральних процесорів різної производительности;

2) 15 типів модулів виводу-введення-висновку дискретних і аналогових сигналов;

3) 2 комунікаційних процесора для підключення до мереж PROFIBUS і AS-Interface.

Механічні характеристики.

1) Компактний пластиковий корпус.

2) Простий варіант підключення зовнішніх сполук. Захист всіх токоведущих частин пластиковими крышками.

Як центрального процесора контролера виберемо CPU 222 — компактний ніжний процесор з 14-ма умонтованими дискретними входами — виходами і можливість підключення до 2 модулів расширения.

Технічні дані программируемого контролера SIMATIC S7−200, CPU 222 наведені у додатку I. Модифікації процесора CPU 222 наведені у таблиці 1.

Таблиця 1.

Модификации.

Модификация.

Напруга питания.

Вхідний напряжение.

Вихідний напряжение.

Вихідний ток.

виходи постійного тока.

24 В, постоянное.

24 В, постоянное.

24 В, постоянное.

0.75 A, транзистор

релейні выходы.

85 … 264 В, переменное.

24 В, постоянное.

24 В, постійне 24…230 В, переменное.

2 A, реле.

Для побудови систем человеко-машинного інтерфейсу программируемых контролерів S7−200 скористаємося текстовим дисплеєм TD 200.

Текстовий дисплей TD 200 є найзручнішим засобом створення інтерфейсу оператора з программируемым контролером SIMATIC S7−200. Дисплей сполучається з контролером з'єднувальним кабелем, вхідним у його комплект поставки, по PPI інтерфейсу і потребує додаткове джерело харчування. TD 200 можна використовувати на вирішення наступних завдань: а) відображення повідомлень; б) зміна параметрів настройки програми; в) ручний запуск і припинення машин та правових механізмів. Вона має такими достоинствами:

1). Зручність пользования.

2). Оперативне управління економіки й моніторинг: відображення текстових повідомлень, зміна параметрів настройки системи, установка входів і выходов.

3). Безпосереднє підключення до інтерфейсу центрального процесора з допомогою входить у комплект поставки кабелю чи включення до PPI сеть.

4). Відсутність потреби у використанні окремого блоку питания.

5). Налаштування параметрів з STEP 7 Micro/WIN без використання додаткового програмного обеспечения.

6). Можливість виготовлення фронтальній панелі з урахуванням побажань заказчика.

7). Виконання операцій адресації і настрою з допомогою системи меню.

Параметри настройки текстового дисплея TD 200 зберігаються у пам’яті центрального процесора программируемого контролера S7−200. Необхідні частини текстових повідомлень і параметри настройки текстового дисплея формуються інструментальними засобами пакета STEP 7-Micro/WIN. Додаткового програмного забезпечення цих цілей не требуется.

Ще центрального процесора программируемого контролера S7−200 резервується спеціальна область для зберігання даних, що використовуються організації в зв’язку зі текстовим дисплеєм TD 200. За виконання функцій человеко-машинного інтерфейсу TD 200 здійснює безпосереднє звернення до цій галузі пам’яті центрального процессора.

Для визначення параметрів настройки текстового дисплея TD 200 використовується спеціальний майстер, вмонтований у середу STEP 7-Micro/WIN.

TD 200 виконує такі функции:

* Висновок текстових повідомлень: до 80 текстових повідомлень, містять до запланованих 4 змінних, підтримка кирилиці. Висновок повідомлень з підтвердженням їх отримання чи повідомлень, захищених паролем. Збереження текстів повідомлень різними мовами у пам’яті дисплея.

* Відображення і модифікація поточних параметрів: поточні значення технологічних параметрів можуть відображатись на дисплеї і модифікуватися з допомогою його клавіш. Наприклад, модифікації можуть піддаватися задані значення регульованої температури, швидкості і т.д.

* Установка станів входів і виходів з допомогою 8 программируемых клавіш: можна використовувати до виконання пуско-налагоджувальних робіт, і навіть реалізації операцій ручного управления.

Додаткові функції і характеристики: виконання операцій із плаваючою коми, відображення спеціальних символів і гістограм, використання різних блоків даних для підключення одного центральному процесору кількох текстових дисплеїв TD 200, використання парольної захисту для доступу до меню, використання різних типів переменных.

TD 200 має такі конструктивні особенности:

* Пластиковий корпус зі ступенем захисту лицьової панелі IP 65.

* Товщина корпусу 27мм: можливість установки в шафи і пульти управління, і навіть використання газу як ручний панели.

* LCD дисплей з м’якою внутрішньою светодиодной подсветкой.

* Ергономічний дизайн клавіш, можливість програмного визначення їхніх назначения.

* Вмонтований інтерфейс для підключення з'єднувального кабеля.

Технічні дані текстового дисплея TD 200 наведені у таблиці 2.

Таблиця 2.

Текстовий дисплей TD 200.

Дисплей.

LCD з м’якою внутрішньою светодиодной підсвічуванням, 2 рядки по 20 символів (ASCII, кирилиця), висота символів 5 мм.

Интерфейс.

1 PPI інтерфейс (RS 485); підключення до неї, об'єднуючою до 126 станцій (S7−200, OP, TP, TBP, PG/PC); швидкість передачі 9.6/ 19.2/ 187.5 Кбит/с.

Питание.

=24В/ 120мА. Від комунікаційного інтерфейсу S7−200 чи то з зовнішнього блоку харчування. Вмонтований центральна процесор блок харчування датчиків цієї мети не используется.

Діапазон робочих температур

0…60°C.

Діапазон температур збереження і транспортировки.

— 40…+70°C.

Ступінь защиты.

IP 65/ фронтальна панель; IP 20/ решта корпуса.

Габарити в мм.

148×76×27.

Розмір монтажного прорізу в мм.

138×68.

Товщина стінки шафи управління у мм.

0.3…4.0.

Масса.

250 г.

Підключення термоэлектронных датчиків до программируемому контролеру неможливо здійснити безпосередньо, оскільки він має лише дискретними входами. І тому необхідний модуль EM 231, призначеним для підключення термопар до центральним процесорам CPU 222/ 224/ 226 і дає можливості виробляти прецизионное вимір сигналів стандартних термопар. Крім цього модуль здатний вимірювати сигнали напруги ± 80мВ.

Модуль ЇМ 231 має такими достоїнствами: а) зручна обробка сигналів термопар з точністю; б) можливість підключення термопар 7 різних типів; б) можливість виміру сигналів напруги ±80мВ; р) просте підключення до існуючим системам.

Модуль термоэлементов EM 231 має самі конструктивні характеристики, що й інші модулі S7−22x:

1). Монтаж на стандартну профільну шину: модуль встановлюється на стандартну 35 мм профільну шину DIN праворуч від центрального процесора CPU 22x і підключається до системи з допомогою вбудованого плоского кабеля.

2). Монтаж на пласку поверхню: корпус модуля оснастили монтажними отворами, що дозволяє виробляти його монтаж на пласку поверхню з допомогою гвинтів чи шурупів. Цього варіанта кріплення рекомендується для установок, схильних до вібраційним воздействиям.

3). Термопари: одного модулю можливо підключення 4 термопар семи різних типів. Підключення датчиків виробляється безпосередньо до модуля без використання проміжних підсилювачів. До всіх 4 каналам повинні підключатися термопари однієї й тієї ж типа.

4). Особливості монтажу: задля забезпечення найвищою точності вимірів і хорошою повторюваності результатів модуль повинен монтуватися у місцях, схильних до мінімальним коливань температуры.

5). DIP-переключатели: необхідні настройки модуля, наприклад, вибір типу подключаемых термопар, виробляються з допомогою вбудованих DIP-переключателей.

6). Вибір меж вимірів: сигнали термопар типів J, K, T, E, R, P. S чи N; сигнали напруги ±80мВ.

7). Тестування на розімкнутих линиях.

8). Компенсація холодного спая: запобігання похибок, внесених опором з'єднувальних ліній і контактних сполук між модулем і термопарою; під час переходу на діапазон ±80мВ компенсація автоматично отключается.

9). Масштабирование: вимірювати температуру може виконуватися в °З чи °F.

Технічні дані модуля термоэлементов ЇМ 231 наведені у таблиці 3.

Таблиця 3.

Модуль термоэлементов EM 231.

Підключення к.

CPU 222/224/226.

Знімні термінальні блоки.

Нет.

Кількість входов.

4, аналоговых.

Межі виміру/ вхідний сопротивление.

Термопари типів: P. S, T, R, E, N, K, J/ більш 1МОм Напруга ±80мВ/ більш 1МОм.

Максимально дозволене напруга на входах виміру напряжения.

30 В, постоянное.

Гальваническое поділ цепей.

Есть.

1-ї польовий рівень — ланцюга логики.

500 В, переменное.

2-ї польовий рівень — ланцюга 24 В, постоянное.

500 В, переменное.

Ланцюги 24 В (постійне) — ланцюга логики.

500 В, переменное.

Час відновлення інформації.

405мс (попри всі каналы).

Принцип преобразования.

Sigma-Delta.

Разрешение:

15бит + знаковий разряд.

по температуре.

0.1°C/0.1°F.

по напряжению.

15бит + знаковий разряд.

Придушення шумов.

85Дб.

для частот.

50/60/400Гц.

Синфазное напряжение.

~120 В.

Відхилення синфазного сигнала.

120Дб при ~120 В.

Діапазон зміни вимірюваних величин:

для біполярних сигналов.

— 27 648…+27 648.

Базова похибка преобразования.

0.1% FS (напряжение).

Повторяемость.

0.05% FS.

Похибка холодного спая.

±1.5°C.

Диагностика.

Світлодіоди: EXTF (контроль напруги харчування), SF (системна ошибка).

Довжина з'єднувального кабеля.

Не більш 100 м одного датчику.

Опір кабеля.

Не понад сто Ом.

Споживаний ток:

від внутрішньої шини контролера (=5В).

87мА.

джерела L+.

60мА.

Споживана мощность.

1.8Вт.

Габарити в мм.

71.2×80×62.

Масса.

210 г.

Ніжний контролер SIMATIC S7−200, CPU 222 має сенс тільки дискретні виходи, а управління нам необхідні аналогові, тож треба застосування модуля виведення аналогових сигналів EM 232. Цей модуль призначений для цифро-аналогового перетворення внутрішніх числових величин контролера в зовнішні аналогові сигнали. Технічні дані модуля наведені у таблиці 4.

Модуль виведення аналогових сигналів EM 232 для CPU 22x.

6ES7 232;

0HB21−0XA0.

Підключення к.

CPU 22x.

Знімні термінальні блоки.

Нет.

Кількість выходов.

Діапазони зміни вихідних сигналов:

напряжения.

— 10…+10 В.

сили тока.

4…20мА.

Опір нагрузки:

для вихідних каналів напруги, не менее.

5кОм.

для вихідних каналів сили струму, не более.

0.5кОм.

Гальваническое поділ цепей.

нет.

Разрешение:

для каналів напряжения.

12бит.

для каналів сили тока.

11бит.

Час преобразования:

для каналів напряжения.

100мкс.

для каналів сили тока.

2мс.

Діапазони уявлення преобразуемых величин:

для униполярных сигналов.

0…32.000.

для біполярних сигналов.

— 32 000…+32 000.

Робоча похибка перетворення (0…60°C стосовно граничного значенням вихідного сигнала).

2,0%.

Базова похибка перетворення (робоча похибка при 25 °C стосовно граничного значенням вихідного сигнала).

0,5%.

Загальні технічні характеристики.

Споживаний ток:

від внутрішньої шини контролера (=5В).

20мА.

джерела харчування датчиків чи зовнішнього блоку харчування =24 В.

70мА.

Споживана потужність, типове значение.

2.0Вт.

Габарити в мм.

46×80×62.

Масса.

148 г.

Технічні дані программируемого контролера SIMATIC S7−200, CPU 222.

CPU 222 об'єднує у своїй составе:

1) Вмонтований блок харчування =24В/ 180мА для харчування датчиків і преобразователей.

2) 2 виконання, відмінних напругою харчування і типами выходов.

3) 8 вбудованих дискретних входів і шість дискретних выходов.

4) 1 комунікаційний порт (RS 485), котрі можуть використовуватися:

— Як PPI-интерфейс, використовуваний для програмування контролера, підключення пристроїв человеко-машинного інтерфейсу (TD 200, OP), організації зв’язок між центральними процесорами S7−200. Швидкість передачі може визначатися рівної 9.6/ 19.2/ 187.5 Кбит/с.

— Як MPI-интерфейс, використовуваний для програмування контролера і підключення до провідним MPI-устройствам (S7−300/ S7−400, панелям оператора, текстовим дисплеям, кнопковим панелям). Швидкість передачі може визначатися рівної 9.6/ 19.2/ 187.5 Кбит/с.

— Як вільно тендітний порт із можливістю підтримки переривань, використовуваний в організацію послідовного каналу обміну даними з і апаратурою інших виробників. Наприклад, із підтримкою ASCII протоколу передачі. Швидкість передачі може визначатися рівної 0.3/ 0.6/ 1.2/ 2.4/ 4.8/ 9.6/ 19.2/ 38.4 Кбіт/с. Для підключення до апаратурі, оснащеною вбудованим інтерфейсом RS 232 можна використовувати PC/PPI-кабель.

5) Можливість підключення до 2 модулів розширення EM (зі складу серії S7−22x) для виводу-введення-висновку дискретних чи аналогових сигналов.

6) Входи переривань, щоб забезпечити виключно швидку реакцію на зовнішні события.

7) 4 швидкісних лічильника (30 кГц) з параметрируемыми входами дозволу праці та скидання, 2 незалежні входи для підключення инкрементальных датчиків позиціонування з цими двома послідовностями імпульсів, зсунутих на 90° (20 кГц).

8) Імітатор вхідних сигналів (опціональний), дозволяє імітувати перемикачами вхідні сигнали контролера і виробляти налагодження программы.

9) 1 потенціометр, підключений до АЦП контролера, дозволяє виробляти установку цифрових параметрів. Наприклад, уставок лічильників чи таймеров.

10) 2 імпульсних виходу (до 20 кГц), що використовуються вирішення завдань позиціонування, частотного управління двигунами, і навіть управління шаговыми двигунами. Підключення двигунів має здійснюватися через відповідні усилители.

11) Зйомний опціональний модуль годин реального часу, використовуваний керувати процесами у часі, постачання повідомлень тимчасовими оцінками і т.д.

12) Зйомний опціональний модуль EEPROM-памяти, використовуваний до швидшого програмування контролера (установкою запрограмованого модуля пам’яті) і архівування данных.

13) Зйомний опціональний модуль батареї, дозволяє зберігати дані (стану прапорів, таймерів і лічильників) при перервах в харчуванні впродовж двохсот днів. Без цього модуля дані у пам’яті контролера можуть зберігатися лише протягом 5 днів. Задля збереження програми модуль батареї не нужен.

14) Вичерпна набір інструкцій; дуже багато:

— Базових операцій: логічні інструкції, інструкції адресації результату, збереження, управління таймерами і лічильниками, завантаження, передачі, порівняння, сдвиговых операцій, формування доповнень, виклику підпрограм (з передачею локальних переменных).

— Інтегрованих комунікаційних функцій: читання (NETR) і запис (NETW) інформацією мережу, підтримки вільно программируемого порту (Transmit XMT, Receive RCV).

— Функцій розширеного набору команд: інструкції управління широтно-импульсной модуляцією, генераторами імпульсів, виконанням арифметичних функцій і операцій із плаваючою коми, роботою ПІД регуляторів, функціями переходів і циклів, перетворення кодів та інші.

15) Лічильники: зручний набір функцій разом із умонтованими швидкісними лічильниками істотно розширюють можливий спектр областей застосування контроллера.

16) Обробка переривань:

— Використання входів апаратних переривань, фіксують поява імпульсних сигналів (по наростаючому чи спадающему фронту) і дозволяють істотно знизити час реакції контролера на вступники запросы.

— Тимчасові переривання, періодичність повторення яких може задаватися з кроком у 1мс буде в діапазоні від 1 до 255 мс.

— Переривання від лічильників: можуть формуватися в моменти досягнення заданого значення чи зміни напрями рахунки.

— Комунікаційні переривання: забезпечують підвищення ефективності зв’язки Польщі з периферійним устаткуванням, наприклад, з на принтері чи сканнером штрих-кодов.

17) Безпосередній опитування входів і управління виходами: опитування входів і управління станом виходів може виконуватися незалежно від циклу виконання програми. Це дозволяє знизити час реакцію переривання та палестинці час формування відповідних вихідних сигналов.

18) Парольна захист: трирівнева парольна захист доступу до програми користувача. Концепція парольної захисту виходить з використанні наступних варіантів доступу до програми:

— Повний доступ: програма можна змінити по Вашому желанию.

— Тільки читання: зміна програми заборонено, допускається виконувати її тестування, змінювати настройки параметрів, копіювати программу.

— Повна захист: програма може бути прочитана, може бути скопійована, може бути змінена. Допускається зміна параметрів настройки.

19) Функції тестування і діагностики: готова програма можуть виконати заданий кількість циклів (до 124), результати виконання може бути проаналізовані; допускається зміна станів прапорів, лічильників і таймеров.

20) Примусова установка значень вхідних і вихідних сигналів під час діагностування і налагодження: з метою налагодження цикли виконання програми можуть відбуватися при заданих значеннях вхідних і вихідних сигналов.

Обсяг пам’яті программ…4 Кбайт / 1.3 K инструкций.

Обсяг пам’яті данных…1024 слов.

Опціональний модуль памяти…1 зйомний модуль пам’яті; вміст ідентично убудованому EEPROM.

Захист программы… вся програма зберігається у необслуживаемом режимі у вмонтованому EEPROM.

Захист данных… блок даних зберігається у обсязі в необслуживаемом режимі у вмонтованому EEPROM.

Час збереження данных…50 годин (щонайменше 8 годин при 40 °З); 200 днів із використанням буферної батареи.

Мови программирования… LAD, FBD і STL.

Організація программы…1 організаційний блок (OB), 1 блок даних (DB), 1 системний блок даних (SDB).

Виконання программы… циклическое, за сигналами апаратних переривань, по тимчасовим прерываниям.

Максимальне кількість подпрограмм…64.

Кількість рівнів вкладення подпрограмм…8.

Захист програми пользователя…3-уровневая парольна защита.

Набір инструкций:

Інструкції логічних операцій, порівняння, управління таймерами, лічильниками, годинами; інструкції виконання арифметичних операцій із фіксованою і плаваючою точкою; інструкції перетворення форматів чисел; інструкції передачі; інструкції обробки табличных даних; інструкції управління ходом виконання програми; інструкції обробки системних переривань і комунікаційних функцій; інструкції роботи з стеком.

Час виконання логічних операций…0.37 мкс.

Моніторинг часу цикла…300 мс (настраивается).

Флагов…256.

У тому числі сохраняемых при збої в питании…0 … 112 в EEPROM; 0 … 256 в RAM.

Счетчиков…256.

У тому числі сохраняемых при збої в питании…256 в RAM.

Діапазон счета…0 … 32 767.

Таймеров…256.

У тому числі сохраняемых при збої в питании…64 в RAM.

Уривки времени…4 таймера, 1 мс … 30 із 16-го таймерів, 10 мс … 5 хв 236 таймерів, 100 мс … 54 мин.

Входи сигналів апаратних прерываний…4.

Счетчики:

4 швидкісних лічильника (кожен до 30 кГц), 32 біта (включаючи знак), використовують як суммирующие/вычитающие лічильники або заради підключення 2 инкрементальных датчиків з 2 послідовностями імпульсів, зсунутих на 90? (до 20кГц). Параметрируемые входи дозволу праці та скидання. Можливість формування переривань (включаючи виклик підпрограми) під час досягнення заданого значення, зміні напрямку рахунки і т.д.

Імпульсні выходы:

2 імпульсних виходу, 20 кГц із можливістю формування переривань; регульована тривалість і частота прямування импульсов.

Интерфейсы:

1 комунікаційний інтерфейс RS 485, используемый:

бо як PPI інтерфейс з PPI протоколом для програмування, організації зв’язки й з пристроями человеко-машинного інтерфейсу (TD 200, OP), обміну даними між центральними процесорами S7−200 Швидкість передачі 9.6/19.2/187.5 Кбіт/с як MPI інтерфейс (лише відоме пристрій) обмінюватись даними із головним MPI пристроєм (центральні процесори S7−300/S7−400, панелі оператора, текстові дисплеї, кнопкові панелі). Обмін даними між центральними процесорами S7−200 по MPI інтерфейсу неможливий Швидкість передачі 19.2/187.5 Кбит/с.

б) як свободно-программируемый порт із підтримкою переривань для послідовного обміну даними з зовнішніми пристроями, наприклад, з допомогою ASCII протоколу Швидкість передачі 0.3/ 0.6/ 1.2/ 2.4/ 4.8/ 9.6/ 19.2/ 38.4 Кбіт/с При швидкостях передачі 1.2 … 38.4 Кбіт/с для підключення до портів RS 232 різних пристроїв можна використовувати PC/PPI кабель з вбудованим перетворювачем RS232/RS485.

Программаторы…Field PG, Power PG чи компьютер

Вбудовані входы-выходы:

Кількість дискретних входов…8.

Кількість дискретних выходов…6.

Кількість потенциометров…1; з внутрішнім 8-разрядным АЦП.

Максимальне кількість входов-выходов:

дискретных…до 40 входів і 38 виходів (CPU + EM).

аналоговых…до 8 входів і 2 виходів (EM) чи до запланованих 4 виходів без входів (EM).

AS интерфейса… до 31 відомого устрою AS інтерфейсу (підключення через CP 243−2).

Кількість модулів расширения… до 2.

Ступінь защиты… IP 20 відповідно до IEC 529.

Діапазон робочих температур:

а) при горизонтальній установке…0 … 55 °C.

б) при вертикальної установке…0 … 45 °C.

Відносна влажность…5 … 95% (RH рівень 2 відповідно до IEC 1131−2).

Атмосферне давление…860 … 1080 hPa.

Питание:

а) постійне напряжение…24 В.

б) змінне напряжение…100 … 230 В.

Вхід… 24 У постійного напряжения.

Выходы…24 У постійної напруги чи реле.

Напруга харчування L+/L1:

а) номінальне значение…24 У постійного чи 120 … 230 У змінного напряжения.

б) допустимі отклонения…20.4 … 28.8 У постійного чи 85 … 264 У (47 … 63 гц) змінного напряжения.

Вхідний ток:

а) пусковой… не понад десять A при 28.8 В/20 A при 264 В.

б) споживаний ток…85 … 500 мАЛО; 20 … 70 мАЛО при 240 У; 40 … 140 мАЛО при 120 В.

Вихідний напруга для харчування датчиків і преобразователей.

а) номінальне значение…24 У постійного напряжения.

б) допустимі отклонения…20.4 … 28.8 У постійного напряжения.

Вихідний струм ланцюга харчування датчиків (постійне, 24 В), номинальное значение…180 мА.

Захист від короткого замыкания… электронная при 600 мАЛО, не запоминается.

Вихідний струм для ланцюга харчування модулів розширення (постійне, 5 В)…340 мА.

Вбудовані входы…8, з позитивним або негативним потенціалом загальної точки группы.

Вхідний напряжение:

а) номінальне значение…24 У, постоянное.

б) логічного 1… не менш 15 В.

в) логічного 0…0 … 5 В.

Изоляция…оптоэлектронная.

Кількість входів в группе…4.

Вхідний струм логічного 1…4 мА.

Вхідні затримка (при номінальному вхідному напряжении):

а стандартних входів, не более…0.2 … 12.8 мс, корректируется.

б) для входів прерываний…(I0.0 … I0.3) 0.2 … 12.8 мс, корректируется.

в) для швидкісного счетчика… не більш (I0.0 … I0.5) 30 кГц.

Підключення 2-проводных датчиків BERO, максимально припустимий усталений ток…1 мА.

Довжина кабеля:

а) звичайного (немає для ланцюгів швидкісних сигналов)…300 м.

б) екранованого (входи переривань і швидкісних счетчиков)…500 (50) м.

Вбудовані выходы…6 (транзистори чи реле).

Номінальне напруга харчування нагрузки…24 У, постоянное/24 … 230 У, переменное.

Допустимі отклонения…20.4 … 28.8 В/5 … 30 У (постоянное)/5 … 250 У (переменное).

Вихідний напруга логічного 1… не менш 20 У, постоянное.

Изоляция…оптоэлектронная.

Реле, кількість виходів в группе…3 чи 6.

Вихідний ток:

а) логічного 1 номінальне значення при 40 °C…0.75 A чи 2 A.

б) логічного 1 номінальне значення при 55 °C…0.75 A чи 2 A.

в) логічного 0…0 … 10 мкА.

Сумарний струм всіх выходов.

а) при 40 °З, трохи більше… 4.5 A чи 6.0 A.

б) при 55 °З, трохи більше (горизонтальна установка)…4.5 A чи 6.0 A.

Затримка включения:

а) стандартні виходи, не более…(Q0.2 … Q0.5) 15 мкс.

б) все выходы…10 мс.

в) імпульсні виходи, не более…(Q0.0 … Q0.1) 2 мкс.

Затримка отключения:

а) стандартні виходи, не более…(Q0.2 … Q0.5) 100 мкс.

б) все выходы…10 мс.

р) імпульсні виходи, не более…(Q0.0 … Q0.1) 10 мкс.

Частота перемикання імпульсних виходів (Q0.0 … Q0.1) за активної нагрузке…20 кГц.

Комутаційна здатність выходов:

а) за активної нагрузке…0.75 A чи 2 A.

б) при лампової нагрузке…5 Вт/30 Вт постійному і 200 Вт на перемінному токе.

Термін служби контактів (кількість циклів у відповідність до VDE 0660, частина 200):

а) механических…10 000 000.

б) за номінальної нагрузке…100 000.

Обмеження комутаційних перенапряжений, не более…1 Вт.

Захист від короткого замыкания… обеспечивается зовнішніми цепями.

Довжина кабеля.

а) обычного…150 м.

б) экранированного…500 м.

Изоляция:

а) між ланцюгами 5 У і 24 У, постоянное…500 У, постоянное.

б) між ланцюгами 24 У, сталий розвиток і 230 У, переменное…1500 У, переменное.

Габарити в мм…90×80×62.

Масса…270 р чи 310 г.

Вибір блоків ручного управления.

На підприємстві виникатимуть будь-які неполадки, від яких частина устаткування автоматики може вийти з експлуатації, наприклад тендітний контролер. Саме це випадок передбачені блоки ручного управління технологічним процесом, з допомогою яких оператор може ознайомитися з процесом і управляти ним замість автоматичного регулятора, поки нічого очікувати відремонтовано. У нашій САР таким блоком являетсяБРУ — 32.

Блок ручного управління типу БРУ — 32 агрегатного комплексу електричних коштів регулювання АКЭСР розраховані застосування в автоматизованих системах управління технологічними процесами енергетики, металургії, хімії та інших галузях промисловості. Призначені для перемикання ланцюгів управління виконавчими пристроями, індикації положень ланцюгів управління, кнопкового управління інтегруючими виконавчими устройствами.

Блок БРУ — 32 містить перемикач на два становища «Автоматичний» і «Ручний», кнопки «Більше» і «Менше», світлодіоди, вбудовані в кнопки, стрелочный покажчик становища виконавчого устройства.

Блок БРУ містить реле з магнітною блокуванням, яке виконує функції перемикача ланцюгів на два становища. Перемикання реле відбувається за проходженні імпульсів постійного струму через відповідну обмотку. Повторення імпульсу у тій обмотці, і навіть включення харчування стану контактів реле не змінюють. Для зміни стану контактів необхідно вимкнути харчування однієї обмотки і пропустити імпульс струму з іншої обмотці. Управління станом реле здійснюється перемикачем режимів в становища «Автоматичний» і «Ручний». Кнопки «Більше» і «Менше» служать керувати виконавчими пристроями. Для індикації режимів управління та напрями роботи регулюючого устрою служать світлодіоди. Блок містить стрелочный покажчик, здійснює індикацію аналогових сигналів 0.. 1, 0.. 5 мАЛО, 0.. 10 У. Дистанційне переключення реле здійснюється замиканням зовнішніх сухих контактов.

Блок складається з литого корпусу 1, защищённого кожухом 2. На передній панелі 6 розташовані кнопки управління, стрелочный покажчик становища регулюючого органу 5. світлодіоди розташовані всередині відповідних кнопок. Під рамки закладаються паперові таблички для нанесення експлуатаційних написів. Елементи схеми блоків розташовані на півметровій друкованої платі, яка кріпиться до корпусу з допомогою гвинтів. У задньої частини блоків розташована колодка 4 для зовнішніх сполук, що з внутрішніми елементами блоків сполучається з допомогою гнучкого джгута 3.

Рис. 10. Зображення блоку ручного управління БРУ — 32 з основними настановними размерами.

Технічні данные.

Вхідні сигнали стрелочного індикатора блоків БРУ — 320.. 5 мАЛО при Rвх трохи більше 500 Ом; 0.. 10 У при Rвх щонайменше 10 кОм; 0.. 1 мАЛО при Rвх трохи більше 2.5 кОм.

Вихідні сигнали — логічне стан груп переключающих контактів реле чи логічне стан груп переключающих контактів кнопок управления.

Комутаційна здатність контактів реле і кнопок управління за активної навантаженні: постійний струм 0.08.. 0.25 При напрузі 6.. 34 У; перемінний струм 0.1.. 0.25 При напрузі 12.. 220 В.

Параметри харчування світлового індикатора: напруга 24 У, споживаний струм 10 мА.

Параметри покажчика становища: межі виміру 0.. 1, 0.. 5 мАЛО, 0.. 10 У; ціна розподілу 5%; похибка вимірювання 2.5%.

Потужність, споживана блоком, трохи більше 2.5 В*А.

Маса 0.7 кг.

Можливість безвідмовної роботи протягом 2000 год щонайменше 0.99.

Середній термін їхньої служби щонайменше 10 лет.

Блок вміщує установку на пульті чи щиті. Кріплення до щиту (пульта) здійснюється гвинтами за панель корпуса.

Умови експлуатації: температура навколишнього повітря 5.. 50о З; відносна вогкість повітря до 80% при 35о З; магнітні поля постійні чи перемінні частотою 50 гц напруженістю до 400 А/м; допустимі зовнішні вібраційні впливу частотою до 25 гц та амплітудою до 0.1 мм.

Виготовлювач: ВАТ «Чебоксарский завод електроніки і механики».

Вибір пускателя.

Устрою серії УПР1 служать керувати безударным пуском, гальмуванням і реверсом асинхронних двигунів з короткозамкнутым ротором, для короткочасного регулювання їх швидкості та митного регулювання напруги на активно-индуктивных навантаженнях, харчування від трёхфазной мережі 380 У. Застосування пускорегулирующих пристроїв дозволяє приймати значно більшу ресурс електротехнічного і механічного устаткування (в т. год. електродвигунів) і знизити эксплутационные витрати в системах управління насосами, вентиляторами, воздуходувками і центрифугами.

Режим роботи — тривалий, повторнократковременный з ПВ 15, 25, 40 і 60%.

Конструктивне виконання — моноблок зі ступенем захисту IP 00.

Передбачено варіанти пристроїв, питаемых після виходу НПЧ, з нестандартними напругами і частотою.

Виберемо як пускача УПР1−4000.

Технічні характеристики УПР1−4000:

Номінальний струм, А160.

Діапазон регулювання вихідного напруги силовий цепи0,1−0,95.

Час зміни навантаження від 0,1 до 0,95 Uвых, с0,5−20.

Діапазон регулювання часу динамічного гальмування, з 0,5−5.

Габарит, мм (ширина (высота (глубина)242(500(340.

Вибір виконавчого механизма.

Вибір виконавчого механізму определяется:

1) типом регулятора (електричний, пневматичний, гидравлический);

2) величиною зусилля, який буде необхідний переміщення регулюючого органа;

3) потрібним быстродействием;

4) умовами експлуатації (температурою, вологістю, запылённостью, агресивністю довкілля, взрывоопасностью);

5) умовами розміщення й зчленування із регульованим органом, умовами монтажа;

6) номенклатурою випущених механизмов.

Виберемо як елемента 2д запірний однооборотный электропривод.

Прихід має общепромышленное і взрывозащитные виконання (Iexd11BT5). Приводи забезпечують управління однооборотной запірної апаратурою в магістралях газу, мазуту, хімічних компонентів та інших середовищ відповідно до командами пристроїв автоматичного чи дистанційного управління. Пусковий момент вище номінального на30−50%.

Технічні характеристики МЗОВ-500/25−0,25:

Номінальний крутний момент навантаження, Н•м500.

Робочий кут поворота90 ?

Час повороту вихідного органу, с22,5…27,5.

Споживана потужність, Вт 125.

Габаритні розміри, мм 435(206(270.

Маса, кг50.

Регулюючим органом в САР нагріву бані воздухонагревателя є відцентровий вентилятор, виконавчим механізмом йому служить електродвигун. Вентилятор Ц4 — 70 № 12 вміщує швидкість обертання 960 об./хв, споживана потужність становить 40 кВт. За таких вимог, і вибираємо асинхронний електродвигун з короткозамкнутым ротором моделі А2 — 91 — 6. Двигуни типу А2 загального застосування йдуть на приводів тривалого режиму, які потребують великих пускових моментів, наприклад для вентиляторів, насосів, компресорів, верстатів тощо. п. Електродвигун А2 — 91 — 6 виконаний у захисному виконанні, предохраняющем від випадкового торкнутися обертовим і токоведущим частинам, і навіть від влучення всередину машини сторонніх предметів і крапель води, падаючих з точки 45о. Він може працювати тільки з горизонтальним розташуванням валу і опорною площині лап.

Як виконавчого механізму 1д виберемо електродвигун А2−91−6.

Технічні характеристики:

Номінальна потужність, кВт55.

Швидкість обертання, об./хв 980.

Струм статора:176 Апри 220 В.

102 Апри 380 В.

77,5 При 500 В.

Коефіцієнт корисної дії 92%.

Маховый момент ротора 6,2 кГм2.

Cos?=0.89.

Схема і настановні розміри електродвигуна А2−91−6.

Вибір регулюючого органа.

Тип регулюючого органу визначається: а) виглядом регульованого енергочи материалоносителя; б) параметрами регульованої середовища; в) величиною регульованого витрати; р) умовами розміщення, монтажу і експлуатації; буд) номенклатурою випущених устройств.

За таких рекомендацій як регулюючого органу вибираємо відцентровий вентилятор середнього тиску Ц4 — 70 № 12. Вентилятори цього призначені для переміщення неагресивних газів з температурою менше 180о З, містять пилюка та інші твёрдые домішки. Вентиляційне полі (витрати, його тиск), покрываемое може регулюватися осевыми направляючими апаратами. Вентилятор має плоскі лопатки, але завдяки особливої конструкції може працювати у вищих окружних швидкостях, ніж вентилятори низький тиск тієї ж схеми.

Відцентровий вентилятор середнього тиску Ц4 — 70 № 12 приведён на рис. 13. Він з циліндричного корпусу 1, у якому перебуває обертове ротор 2. На робочому колесі закріплені лопатки 3, кут повороту яких може змінюватися, у результаті змінюється продуктивність вентилятора. Засасываемый повітря проходить через колектор 4, і далі через лопатки робочого колеса направляють у короб воздуховода 5, з яких вступає у воздухонагреватель.

Технічна характеристика.

відцентрового вентилятора середнього тиску Ц4 — 70 № 12.

Діаметр робочого колеса- 1200 мм.

Швидкість обертання колеса- 960 об/мин.

Продуктивність — 23 — 80 тис. м3/час.

Тиск — 240 — 115 кгс/м2.

Споживана потужність- 40 кВт.

Найбільший ККД- 0.8.

Габаритні размеры:

довжина А- 1610 мм.

ширина Б-2160 мм.

висота В-2080 мм.

Маса — 732 кг.

Відцентровий вентилятор середнього тиску Ц4 — 70 № 12.

Як регулюючого органу витрати виберемо поворотну заслінку. Її по заданим розмірам і технічних умов выточит ремонтно-механічний цех.

Заключение

.

У виконання курсового проекту ми розробили САУ нагріванням воздухонагревателя доменної печі і вибрали її елементи. САУ має забезпечити роботу воздухонагревателя та їхній захист бані, верхи насадок і нижніх будівель воздухонагревателей від перегріву і наступного руйнації шляхом збільшення витрати повітря. Температура воздухонагревателя стабілізується системою, що складається з таких элементов:

1а). Датчик температури (термоелектричний датчик ТТ 242).

1б). Видеотерминальное пристрій (текстовий дисплей TD 200).

1в). Регулятор (ніжний контролер SIEMENS S7−200, CPU 222).

1г). Ручний задатчик (блоку ручного управління БРУ-32).

1д). Пускач (пускорегулирующее пристрій УПР1−4000).

1е). Виконавчий механізм (електродвигун А2−91−6).

1ж). Регулюючий орган (відцентровий вентилятор Ц4 — 70 № 12).

2а) Датчик витрати Singer 12 GT.

2б) Видеотерминальное пристрій TD 200.

2в) Ручний задатчик — БРУ-32.

2г) Регулятор (м'який контролер SIEMENS S7−200, CPU 222).

2д) Виконавчий механізм (механізм запірний однооборотный МЗОВ-500).

2е) Регулюючий орган (заслонка).

За) Датчик наявності смолоскипа ФСП 1.1.

4а) Датчик температури (ТХК 1087).

4б) Блок ручного управління БРУ-32.

4в) Регулятор.

Насправді елементи 1 В, 2 г і 4 В можна реалізувати з урахуванням одного программируемого контролера SIEMENS S7−200, але для надёжности роботи системи можна поставити два контролера, поєднавши через мережу. Отже один контролер у разі іншого просто підмінить его.

Через війну наша САУ виглядає, як у представленому рисунке.

Список використовуваної литературы:

1. «Проектування систем контролю та автоматичного регулювання металургійних процесів «Р. М. Глинков, У. А. Маковський, З. Л. Лотман Москва, 1986 г.

2. Довідник «Датчики теплофизических і механічних параметрів », Ю. М. Коптєв, Є. Є. Багдатьев, Я. У. Малков, Москва, 1998 г.

3. «Вимірювання витрати і кількість газу та його облік », А. І. Гордюхин, Ю. А. Гордюхин, Москва, 1985 р.

4. Галузевий каталог «Прилади і кошти автоматизації «, «Регулююча і виконавча техніка », Москва, ИнформПрибор, 2001 г.

5. Галузевий каталог «Прилади і кошти автоматизації «, «Прилади для вимірювання, і регулювання витрати рідин і газів », Москва, ИнформПрибор, 2000 г.

6. Каталог «Типові елементи систем автоматичного управління «Ю. М. Келим, Москва, Форум-Инфра-М, 2002 г.

7. Номенклатурний довідник «Прилади для вимірювання витрати », 2-ге видання, Санкт-Петербург, Інформаційно-технічний центр «Приладобудування і автоматизація », 1999 г.

8. Каталог «Електродвигуни й електрообладнання », Жмылевская М. Л., Информационно-коммерческая фірма «Каталог », 2000 г.

9. Комплект лекцій з дисципліни «Кошти отримання технологічної інформації «, Булатів Ю. І.

10. Комплект лекцій з дисципліни «Системи локального контролю та управління », Смислова А. Л.

11. Лекції з дисципліни «Об'єкти автоматизації в металургії «, Булатів Ю. И.

12. Лекції з дисципліни «Проектування систем автоматизації та управління », Булатів Ю. І.

13. «Загальна металургія », Воскобійників У. Р., Кудрін У. А., Якушев А. М., 4-те видання, Москва, «Металургія », 1985.

14. «Металургійні печі «, Кривандин У. А., Молчанов М. Р., Соломенцев З. Л., Москва, Метталургиздат, 1982.