Автоматизация процесса выпаривания

Интерфейсные модули: IM 463-2

      Интерфейсный  модуль IM 463-2 используется в качестве передатчика для подключения  стоек расширения SIMATIC S5, удаленных  от центрального контроллера на расстояние до 600 м. Модуль может устанавливаться в следующие стойки: UR1, UR2·и CR2. К модулю может подключаться до 8 стоек расширения S5 (по 4 на канал).

      Подключенные  таким образом стойки расширения могут быть дополнены подключением стойками расширения, включенными по схеме централизованной конфигурации. IM 463-2 предназначен для совместного использования с интерфейсным модулем IM 314. В центральный контроллер SIMATIC S7-400 может устанавливаться до 4 модулей IM 463-2, с помощью которых может быть подключено до 32 стоек расширения SIMATIC S5.

Интерфейсные модули: IM 467, IM 467 FO

      IM 467/467 FO – это дешевые коммуникационные  модули, предназначенные для подключения  программируемых контроллеров SIMATIC S7-400 к сети PROFIBUS-DP. Модули позволяют  разгрузить центральный процессор  контроллера от выполнения коммуникационных  задач и получать дополнительные линии связи. IM 467 FO оснащен оптическим интерфейсом и позволяет производить непосредственное подключение пластиковых и PCF оптоволоконных кабелей.

Простота  конструкции S7-400 существенно повышает его эксплуатационные характеристики:

• Простота установки модулей. Модули устанавливаются в свободные разъемы монтажных стоек в произвольном порядке и фиксируются в рабочих положениях винтами. Фиксированные места занимают только блоки питания, первый центральный процессор и некоторые интерфейсные модули.
• Внутренняя шина, встроенная в монтажные стойки. Во все монтажные стойки встроена параллельная шина (Р-шина) для скоростного обмена данными с сигнальными и функциональными модулями. Все стойки, за исключением ER1 и ER2 имеют последовательную коммуникационную шину (К-шину) для скоростного обмена большими объемами данных с функциональными модулями и коммуникационными процессорами.

Области применения

      S7-400 - это мощный программируемый контроллер для построения систем управления средней и высокой степени сложности. Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, гибкие возможности расширения, мощные коммуникационные возможности, простота создания распределенных систем управления и удобство обслуживания делают S7-400 идеальным средством для решения практически любых задач автоматизации.

Основными областями применения SIMATIC S7-400 являются:

• Машиностроение.
• Автомобильная промышленность.
• Складское хозяйство.
• Технологические установки.
• Системы измерения и сбора данных.
• Текстильная промышленность.
• Упаковочные машины и линии.
• Производство контроллеров.
• Автоматизация машин специального назначения.

Несколько типов центральных процессоров  различной производительности и  широкий спектр модулей с множеством встроенных функций существенно  упрощают разработку систем автоматизации  на основе SIMATIC S7-400. Если алгоритмы управления становятся более сложными и требуют применения дополнительного оборудования, контроллер позволяет легко нарастить свои возможности установкой дополнительного набора модулей.

коммуникации

      SIMATIC S7-400 поддерживает множество вариантов организации промышленной связи:

• MPI интерфейс, встроенный во все центральные процессоры. Для подключения программаторов/ компьютеров, систем человеко-машинного интерфейса, систем S7-300, систем M7, а также других систем S7-400.

• PROFIBUS-DP интерфейс, встроенный в несколько типов центральных процессоров для организации связи со станциями распределенного ввода-вывода ET 200.

• Коммуникационные модули для организации связи  по сетям PROFIBUS и Industrial Ethernet.

• Коммуникационные модули для организации эффективной  связи по PPI соединениям.

Центральные процессоры и коммуникационные модули поддерживают следующие виды связи:

• Связь  с процессом. Для циклического обслуживания модулей ввода-вывода по сети (AS-интерфейс или PROFIBUS-DP).

Обмен данными;

• Для  обмена данными между ПЛК или  станцией человеко-машинного интерфейса и несколькими ПЛК. Обмен данными  может выполняться циклически или  по прерываниям через блоки в  программе пользователя. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Решения по автоматизации

      В проектируемой  системе автоматизации  выпарной установки предполагается несколько контуров регулирования, контроля и один контур защиты:

      1) Каскадная АСР температуры теплоносителя: Исходя из того, что объект регулирования обладает большой инерционностью и запаздыванием по каналу управления, используем каскадную АСР. В этом случае основным каналом регулирования является температура (поз.1-1), а вспомогательным концентрация целевого компонента. Для измерения качества целевого компонента я использовала кондуктометрический концентратомер (МАК 2-А) (поз.5-1), исходя из того, что целевой компонент - соль.

  ("МАК-2А" анализатор кондуктометрический концентрации вещества, для определение концентрации кислот, щелочей и солей. Технические характеристики: Измеряемый компонент кислоты, щелочи и соли, Контролируемая среда  - водные растворы; Тконролируемого р-ра = Траб.+15°С, Форма представления информации - и стрелочная или цифровая индикация; выходной сигнал: 0...5, 4…20мА, Пределы измерения кислоты: 0...15%; щелочи 0...5%; соли 0...15%. Погрешность ±4%. Принцип действия основан на изменении электропроводности растворов. Питание, потребляемая мощность: 220В, 50Гц; 15ВА. Длина линии связи - 5м. Исполнение - общепромышленное. Конструкция - датчик погружного типа L=100...2000мм. Состав : датчик (Д); электронный блок (ЭБ). Габаритные размеры, мм: диаметр - 130хL (Д); 220х290х140 (ЭБ). Масса, кг : 2 (Д); 4,5 (ЭБ))

Из условий  того, что производство не является взрывоопасным, есть возможность использовать термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом.

  (Метран-200Т - Датчик температуры с унифицированным выходным сигналом, Для работы в системах автоматического контроля, регулирования и регистрации температуры на объектах в различных отраслях промышленности, энергетики, коммунального хозяйства, в т.ч. во взрывоопасных условиях (МЕТРАН-200Т-Ех). Диапазон от 0 до 180 °С, погрешность ± 0,25; ± 0,5; ± 1%, Номинальная статическая характеристика - Cu 100, Длина монтажной части, мм - min 120, max 2000, Напряжение питания, В - 36, Выходной сигнал, mA  0...5 или 4...20).  Унифицированный сигнал дает возможность построения систем АСУ ТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

2) Одноконтурная АСР давления в выпарном аппарате: В качестве датчика избыточного давления я использовала  Метран-43-ДИ (поз.2-1) с унифицированным выходным сигналом.

(Датчики  давления серии  Метран-43:   

                                                                                             

• "сухая" без заполняющей жидкости конструкция
• повышенная точность и надежность измерений
• многовариантность конструкций приемников давления обеспечивает     применимость в различных техпроцессах

Исполнение: общепромышленное, Ex, Вн, Т, Э.

Цифровая  индикация.

В зависимости от типа электронного преобразователя  датчики имеют  два вида исполнения: МП - микропроцессорный, АП- аналоговый.

Датчик  с МП имеет следующие  режимы работы:

• режим измерения;
• режим установки (смещение "нуля", настройки "нуля" и диапазона измерения, выбор времени установления выходного сигнала и единиц измерения давления) и контроля параметров измерения;
• постоянный контроль своей работы;
• формирование сигнала о неисправности

Технические характеристики: Верхний  предел измерений  -100 кПа, Нижний предел измерений -10 кПа, Взрывозащищенность  Ех, Вн, Климатическое исполнение - УХЛ3.1, У2, Т3,  Измеряемый параметр - жидкость, пар, газ, в т.ч. газообразный кислород и кислосодержащие среды при давлении не выше 1,6 Мпа. Основная допускаемая погрешность -  0,15. Степень защиты от воздействия пыли и воды - IP65) 

3) Система защиты: при прекращении подачи раствора устройство защиты должно отключить линию теплоносителя для предотвращения порчи продукта и аварии. В системе предполагается использование расходомера переменного препада давления (Метран-44-ДД) (поз.3-2) и диафрагмы ДКС (поз.3-1) с условным проходом в 50 мм.

      (ДКС - диафрагма предназначена для измерения расхода жидкости, пара или газа в комплекте с дифманометрами-расходомерами. Диафрагмы для расходомеров предназначены для создания перепада давления при измерении расхода жидкостей газов или пара по методу переменного перепада давления. Диафрагмы вида ДКС по типоразмерам изготавливаются в соответствии с ГОСТ 26969-86. ДКС – камерная диафрагма, устанавливаемая во фланцах трубопровода, на условное давление до 10 МПа, с условным проходом от 50 до 500 мм. Диафрагма изготавливается из стали 12Х18Н10Т, либо из стали 10Х17Н13М2Т ГОСТ 5632-72 (условное обозначение "в"). Диафрагма вида ДКС устанавливается в трубопровод между фланцами по ГОСТ 12815-80, удовлетворяющими требованиям приложения 5 ГОСТ 26969-86 и доработанными под посадочный диаметр кольцевых камер. Уплотнение соединения следует вести с помощью двух уплотнительных прокладок, устанавливаемых между фланцем и кольцевой камерой диафрагмы, как со стороны входа, так и со стороны выхода потока. Прокладки должны быть изготовлены из паронита по ГОСТ 481-80 толщиной 0,6 мм или других материалов, стойких к воздействию измеряемой среды).

 Использование  диафрагмы обусловлено тем что исходная смесь не является вязкой и не содержит взвесей. Из условий того, что производство не является взрывоопасным, есть возможность использования расходомера с унифицированным выходным сигналом в 24 В.

(Метран-44-ДД: Коррозионностойкие датчики давления серии Метран-44-ДД с микропроцессорным преобразователем предназначены для измерения разности давлений и гидростатического давления. Имеют трехмембранную конструкцию преобразователя разности давлений, из которых одна мембрана измерительная защищена с двух сторон разделительными коррозионностойкими мембранами. Оригинальная конструкция преобразователя давления обеспечивает по сравнению с аналогичными датчиками: высокую коррозионную стойкость к агрессивным средам; повышенную стойкость выходного сигнала к изменению температуры окружающей среды и статическому избыточному давлению рабочей среды; стойкость к вибрациям; высокую долговременную надежность и стабильность характеристик; возможность настройки на любой верхний предел измерений.  

Измеряемые  среды - газ, жидкость, пар.

Верхние пределы измерений: мод. 4420 - 2,5; 4,0; 6,3; 10,0, 16,0 кПа; мод. 4430 - 16; 25; 40; 63; 100 кПа; мод. 4440 - 100, 160; 250; 400, 630 кПа.

Характеристика - линейная возрастающая или убывающая.

Предельно допустимое рабочее  избыточное давление 16; 25; 40 МПа.

Предел  допустимой основной приведенной погрешности  ±0,2 (только для климатического исполнения УХЛ3.1); ±0,25; ±0,50% . 

Питание - от источника постоянного  тока напряжением 36 В.

Напряжение  питания 16...42 В для датчиков с выходным сигналом 4...20 мА. Нагрузка: 0,2...2,5 кОм для датчиков с выходным сигналом до 5 мА; 0,1...1кОм для датчиков с выходным сигналом 4...20 мА при напряжении питания (36±0,72) В.

Выходной  сигнал О...5; 4...20; 20...4; 5...0 мА.

Температура окружающей среды -30...+50°С.

Степень защиты датчика от воздействия пыли и воды IP54 по ГОСТ 14254. Виброустойчивое  исполнение VI по ГОСТ 12997. Применяются коррозионно-стойкие  материалы. Осуществляется контроль выходного  сигнала без разрыва  сигнальной цепи.

Детали  измерительного блока  изготовлены из стали 12Х18Н10Т  и др. по ГОСТ 5632. Материал мембраны - сплав 36НХТЮ по ГОСТ 5632, уплотнительных колец - специальная  резина, фторопласт. Корпус преобразователя  электронного изготовлен методом литья  из алюминиевого сплава, не содержащего медь. Защитное покрытие: эмаль МЛ-12 ГОСТ 9754. Датчики снабжены устройством, позволяющим перенастраивать их на любой из пределов измерений для данной модели.