Автоматизация паровова котла

Модули ввода  – вывода имеют разъемы ввода-вывода с зажимами под винт, совмещающие  функции разъемов и клеммных соединений, которые упрощают объем оборудования в шкафу и обеспечивают быстрое  подключение/ отключение внешних цепей.

Пульт оператора

РО-04 - пульт для  установки на щит. ЖКИ – индикатор (2 строки по 20 знаков), встроенная клавиатура (18 клавиш), возможность подключения 6-ти внешних клавиш, интерфейс RS232/485, питание = нестабилизированное 8–15 В;

РО-01 - портативный  пульт. ЖКИ – индикатор (2 строки по 16 знаков), клавиатура, интерфейс RS232/485, питание: а) = 8–15 В; б) батарея.

Для подготовки и отладки  прикладных программ автоматизации  технологического оборудования предусматривается  применение персонального компьютера (типа IBM PC), подключаемого к каналу информационной сети через адаптер AD232/485.

Подготовка прикладных программ осуществляется на одном из двух языков:

* РКС (язык технологического  программирования, оперирующий типовыми  элементами релейно-контактной логики и автоуправления;

* АССЕМБЛЕР.

Допускается компоновка программы  из модулей, написанных на любом из указанных языков. При отладке  прикладных программ модуля сохраняется  штатный режим работы прикладных программ остальных модулей и обмена по каналу локальной сети.

3.3. Назначение и технические характеристики основных модулей микроконтроллера

Модуль процессора МП-320

Модуль предназначен для организации интеллектуальных систем управления и выполняет функции  центрального процессора программируемого контроллера.

Управление объектами  осуществляется через модули ввода/вывода, подключаемые к модулю МП посредством  шины расширения. Связь с верхним  уровнем и с другими контроллерами  осуществляется через последовательные порты (до 4-х) RS485 или RS232.

Модуль МП-320 может быть подключен к двум локальным сетям BITNET (ведомый-ведущий; моноканал; витая  пара; RS485; 255 абонентов) и выполнять  функции как ведущего, так и  ведомого в обеих сетях.

Модуль МП-320 может выполнять  функции активного ретранслятора между двумя сегментами локальной сети (до 32х абонентов в каждом сегменте).

Модуль МП-320 включает в  себя источник питания использующийся как для питания внутренних элементов  так и для питания модулей  ввода/вывода (до 10-и модулей ввода/вывода).

Основные технические характеристики 
Подключение модулей ввода/вывода (EXP)

Подключение модулей  ввода/вывода к модулю МП-320 выполняется  с помощью гибкой шины расширения (плоский кабель, 34 жилы).

Модули ввода/вывода могут  располагаться как слева, так  и справа от процессора.

Максимальная длина кабеля шины расширения – 2500 мм.

Максимальное количество подключаемых модулей ввода/вывода – 16. При подключении к шине более 10 модулей ввода/вывода рекомендуется  располагать их поровну с разных сторон от CPU

Модуль ввода аналогового сигнала [1,8]

Модуль аналогового  ввода Ai-NOR/RTD предназначен для автоматического  сканирования и преобразования сигналов от датчиков с нормированным токовым  выходом, и от термопреобразователей  сопротивления в цифровые данные с последующей записью их в двухпортовую память, доступную для модуля CPU по шине расширения.

Полное обозначение модуля аналогового ввода Ai-NOR/RTD-XXX-X: 
первые две буквы обозначают тип модуля: Ai – аналоговый ввод. Следующие буквы – тип входного сигнала: NOR – нормированный аналоговый сигнал, RTD – термопреобразователь сопротивления).

Следующие три цифры определяют: 
первая цифра – число и соотношение аналоговых входов. Предусмотрено шесть вариантов соотношения нормированных входов и входов от термопреобразователей сопротивления.

Ai-NOR/RTD-1X0 -20 нормированных  входов, RDT входов – нет; 
Ai-NOR/RTD-2XX – 16 нормированных входов, 2 входа RTD; 
Ai-NOR/RTD-3XX – 12 нормированных входов, 4 входа RTD; 
Ai-NOR/RTD-4XX – 8 нормированных входов, 6 входов RTD;Ai-NOR/RTD-5XX – 4 нормированных входа, 8 входов RTD; 
Ai-NOR/RTD-60X – отсутствуют нормированные входы, 10 входов RTD. 
-

вторая цифра — диапазон нормированного токового или потенциаль-ного входного сигнала. Предусмотрено семь вариантов нормированных сигналов. 
10 В;¸Ai-NOR/RTD-X1X -диапазон входного сигнала -10 В 
10 В;¸Ai-NOR/RTD-X2X -диапазон входного сигнала 0 В 
1 В;¸Ai-NOR/RTD-X3X -диапазон входного сигнала -1 В 
Ai-NOR/RTD-X4X -диапазон входного сигнала -100 мB—100 мВ; 
Ai-NOR/RTD-X5X -диапазон входного сигнала 0—5 мA; 
Ai-NOR/RTD-X6X -диапазон входного сигнала 0—20 мA; 
Ai-NOR/RTD-X7X -диапазон входного сигнала 4—20 мA. 
-

третья цифра — тип  термопреобразователя сопротивления. Предусмотрено подключение пяти типов термопреобразователей сопротивления. 
Ai-NOR/RTD-XX1 – термопреобразователь сопротивления – медный типа ТСМ-50М, значение W100=1,428; 
Ai-NOR/RTD-XX2 – термопреобразователь сопротивления – медный типа ТСМ-100М, значение W100=1,428; 
Ai-NOR/RTD-XX3 – термопреобразователь сопротивления – платиновый типа ТСП-46П, значение W100=1,391; 
Ai-NOR/RTD-XX4 – термопреобразователь сопротивления – платиновый типа ТСП-50П, значение W100=1,391; 
Ai-NOR/RTD-XX5 – термопреобразователь сопротивления – платиновый типа ТСП-100П, значение W100=1,391.

Диапазон температур и электрических сопротивлений  термо-преобразователей приведены  в табл.2.

Замыкающая шифр буква – тип клеммного соединения (подключение кабеля): R — подключение  справа, L — подключение слева, F —  подключение с фронта.

Таблица 2 

Подключение к модулю CPU [1]

Подключение к  модулю CPU выполняется при помощи гибкой шины расширения.

Максимальная  длина шины расширения зависит от типа применяемого модуля CPU и указывается  в его техническом описании. Распределение  сигналов шины распределения по контактам и их назначение приведено в техническом описании на модуль CPU. Максимальное количество модулей аналогового ввода, подключаемых к одному CPU, определяется их потреблением от источника питания, встроенного в CPU, но не должно превышать 8.

Для адресации аналогового модуля в адресном пространстве модуля CPU, на задней панели аналогового модуля имеется переключатель адреса. На каждом аналоговом модуле, подключенном к шине расширения модуля CPU, должен быть установлен индивидуальный адрес переключателем. Разрешенная область установки адресов от 0 до 7 (по положению переключателя).

Описание работы модуля

Модуль ввода  аналоговых сигналов Ai-NOR/RTD производит преобразование нормированных токовых  сигналов и сигналов термосопротивлений в цифровые данные.

Преобразование входных аналоговых сигналов производится путем автоматического последовательного сканирования (подключения) входных цепей к входу общего нормирующего усилителя. Усиленный нормирующим усилителем входной сигнал (0–10)В подается на высокостабильный преобразователь “аналог – частота”, время преобразования которого составляет 20 мс или 40 мс и устанавливается программно.

Преобразователь “аналог – частота” линейно  преобразует входное напряжение (0–10)В в частоту (0–250) кГц. Выработанное преобразователем количество импульсов за установленное время записывается в счетчик импульсов, входящий в состав однокристальной ЭВМ аналогового модуля. Таким образом, зафиксированное в счетчике цифровое значение является необработанным цифровым значением аналогового входного сигнала.

Однокристальная ЭВМ модуля производит обработку  полученных цифровых значений: 
– линеаризацию, 
– компенсацию температурного дрейфа, 
– смещения (если необходимо), 
– проверку аналоговых датчиков на обрыв.

Необходимые данные для реализации вышеперечисленных функций хранятся в электрически перезаписываемом ПЗУ модуля.

Обрабатываемые  цифровые значения аналоговых сигналов помещаются в двухпортовую память, доступную для модуля CPU по шине расширения.

Обмен по шине расширения с модулем CPU обеспечивается через двухпортовые ОЗУ по принципу “команда – ответ”. Модуль CPU записывает в двухпортовое ОЗУ аналогового модуля код команды передачи аналоговых данных и номер канала аналогового ввода. Однокристальная ЭВМ аналогового модуля считывает из двухпортового ОЗУ полученную команду, и, при условии полной обработки запрошенного сигнала, помещает в двухпортовое ОЗУ код ответа. При получении кода ответа модуль CPU переписывает обработанное цифровое значение запрошенного аналогового канала в свой буфер и переходит к запросу и вводу следующего канала.

После ввода  последнего аналогового канала модуль CPU запрашивает “статусный” регистр  аналогового модуля, в котором  отображаются состояния внутренних устройств модуля, а также исправность  аналоговых датчиков, и только после этого переходит ко вводу первого аналогового канала. “Статусный” регистр сохраняется в памяти модуля CPU. Кроме того, в памяти CPU хранится содержимое EEPROM аналогового модуля, которое переписывается однократно, при включении питания, а также регистр “управления”, включающий ввод аналоговых данных. Все данные, относящиеся к аналоговому модулю доступны для считывания программным обеспечением верхнего уровня, например, программой “Справочник”.

Модуль дискретного ввода – вывода [1,8]

Модуль дискретного ввода/вывода предназначен для преобразования дискретных входных сигналов постоянного тока от внешних устройств в цифровые данные. Передачу их по шине расширения в процессорный модуль (CPU), а также для преобразования цифровых данных, поступающих от процессорного модуля, в бинарные сигналы, их усиления и вывод на выходные разъемы для управления подключенным к ним устройствам.

Все входы и  выходы гальванически развязаны  с внешними устройствами.

Основные технические характеристики

Число входов – 16 Число выходов - 16 
Тип гальванической развязки: 
- по входам - групповая; один общий провод на каждые четыре входа 
- и выходам - один общий провод на каждые восемь входов 
Параметры входов: 
питание входных цепей - внешний источник (24–36)В, 
- уровень логической единицы - >15В 
- уровень логического нуля – <9В 
Параметры выходов: 
- номинальный входной ток – 10 мА 
- питание выходных цепей - внешний источник (5–40)В 
- максимальный выходной ток - 0,2A 
Напряжение питания модуля – +5В 
Ток потребления – 150 мA 
Наработка на отказ – 100 000 час. 
Рабочий диапазон температуры - от -30°С до +60°С 
Относительная влажность окружающего воздуха – не более 95% при 35°С 
Степень защиты от воздействия окружающей среды - IP-44

Пульт оператора [1,8]

Пульт оператора  ОР-04 (далее пульт) предназначен для реализации человеко-машинного интерфейса (MMI) в системах контроля и управления, выполненных на базе контроллеров МИКРОКОНТ-Р2 или иных, имеющих свободно программируемый интерфейс RS232 или RS485.

Технические характеристики

Интерфейс связи - RS232 или RS485; 
Скорость связи - программируемая из ряда: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 28800,57600; 
Число строк ЖК индикатора - 2; 
Число знаков в строке - 20; 
Высота знака в строке - 9,66 мм; 
Цифровая клавиатура - 18 клавиш; 
Степень защиты - IP56; 
Напряжение питания - +10–30 В (нестабилиз.); или 5 В (стабилиз.); 
Потребляемая мощность - не более 2,0 Вт; 
Наработка на отказ - 100 000 час; 
Температура окружающей cреды - от -10° до +60°С; 
Средний срок службы - 10 лет;

Пульт состоит  из:

- ЦПУ фирмы ATMEL.

- ОЗУ объемом 32 кБайт.

- микросхемы интерфейса типа ADM241 (DD2) или ADM485 для согласования уровня ТТЛ процессора с интерфейсом RS232 или RS485 соответственно.

- источника питания на базе микросхемы LT1173-5.

- регистра с SPI интерфейсом для сканирования клавиатуры и управления LCD. ЦПУ управляет обменом с внешними устройствами, сканирует клавиатуру и выводит информацию на жидкокристаллический дисплей. Жидкокристаллический дисплей имеет две строки по 20 символов. Подключаемая клавиатура имеет 24 клавиши: 6 скан-линий * 4 линии данных. При нажатии на любую клавишу формируется прерывание INT0 на ЦПУ. ОР – 04 позволяет управлять LCD на базе контроллера HD44780 фирмы HITACHI. В ОР-04 использован 4-х битный интерфейс связи с LCD модулем. ОР-04 сопрягается с внешним устройством посредством RS232 или RS485 интерфейса. В первом случае устанавливается микросхема (ADM241), во втором – (ADM485).

В соответствие с технологией работы парового котла  и техническими данными системы  автоматизации Микроконт–Р3 принимаем  к установке следующие модули:

модуль процессора МП-320; 
модуль дискретного ввода/вывода – Bi/o16 DC24; 
модуль дискретного вывода Bo32DC24; 
модуль аналогового ввода – Ai-NOR/RTD 254;

Для обеспечения  контроля за работой котловых агрегатов  контроллеры соединяем в локальную сеть по протоколу RS-485 на верхнем уровне которого находится IBM совместимый компьютер, с установленной Windows и программой СТАЛКЕР предназначенной для сбора данных, контроля и управления системой автоматизации.

Системой сталкер  обеспечивается: [1]

Контроль несанкционированного доступа к управлению и информации станции; 
Управление вводом/выводом данных полевого уровня, поступающих из локальной сети; 
Работа системы контроля и управления в реальном времени; 
Преобразование сигналов полевого уровня в события точек контроля системы; 
Динамическая интеграция новых устройств во время эксплуатации системы; 
Сигнализация неисправности локальной сети или устройств сбора данных и фиксация недостоверности данных; 
Возможность резервирования каналов связи и защиты от сбоев; 
Возможность резервирования компьютеров; 
Возможность подключения клиентов к рабочей станции посредством сети EtherNet; 
Обработка данных полевого уровня; 
Динамическое управление (включение/выключение) обработкой данных; 
Трансляция аппаратных значений полевого уровня, поступающих из локальной сети, в физические значения точек контроля; 
Контроль достоверности значений точек контроля; 
Анализ уровня тревоги точек контроля; 
Вычисления и анализ значений точек контроля по заданным алгоритмам управления, обеспечивающим выполнение математических, логических, специальных функций; 
Регистрация; 
Динамическое управление (включение/выключение) регистрацией; Непрерывная регистрация последовательности событий всех точек контроля; 
Непрерывная регистрация тенденций изменения средних значений аналоговых данных в широких временных диапазонах; 
Регистрация непредвиденных или планируемых ситуаций для последующего анализа с использованием неравномерной шкалы времени; 
Регистрация истории течения технологического процесса и долговременное сохранение ее в архиве.