Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) на примере красильно-отделочного производства

 

Таблица 2

Характеристики средств измерения входных параметров красильной машины с химической станцией

Позиция по рисунку 6	Измеряемые параметры	Вид сигнала	Уровень сигнала	Тип датчика или приемника
01-ВV1	Расход химикатов и красителей	Число-импульсный	Сухой контакт	Пневмореле
1¹11-ВС	Температура раствора в красильной машине	Аналоговый	47,71-86,87 Ом	ТСМ-5071 5Ц2.821 310-03
1¹12-ВN	Уровень раствора	Аналоговый	0-5 мА	РУС - В - 122 - ПСФ - 1,0 - 1,0
1¹13-ВN	Начало подачи химикатов в приемный бак	Дискретный	Сухой контакт	СУС-14-ПП - 01И- 1(0.25)
1-S2	Признак режима работы машины	Дискретный	Сухой контакт	Тумблер ТП1-2
1-S3	Начало выполнения ручных операций	Дискретный	Сухой контакт	Тумблер ТП1-2
КМ	Состояние главного привода	Дискретный	Сухой контакт	Магнитный Пускатель

 

Таблица 3

Характеристика средств измерения выходных параметров красильной машины с химической станцией

Позиция по рисунку 6	Измеряемые параметры	Вид сигнала	Уровень сигнала	Тип датчика или приемника
1¹12-РАН	Управление главным приводом машины	Позиционный	Сухой контакт	Магнитный пускатель
1¹14-ВХ1	Управление клапаном пара	Аналоговый	0,02-0,1 МПа	25ч32НЖ
1¹15-ВХ	Управление клапаном воды	Позиционный	0,02 - 0,14 МПа	В3-4
1¹16-ВХ	Управление клапаном слива	Позиционный	0,02 - 0,14 МПа	МИМ ППХ -250-25-016-11
1¹17-ВХ1	Дозирование химикатов	Позиционный	0,02 - 0,14 МПа	Электропневмо преобразователь П1ПР5
1-Н1	Команды УВК на выполнение ручных операций	Позиционный	24В	Сигнальные табло ТКМ 1-1-1А

Основные характеристики средств измерения, контроля и индикации, применяемые в АСУ ТП красильно-отделочных производств, приведены в табл. 4, где для каждой позиции схемы автоматизации указаны параметры, вид и уровень сигнала, тип используемого датчика или приемника информации.

Рассмотрим более подробно функциональную схему автоматизации для различных параметров (рисунок 6). На этой схеме, использованы следующие буквенные обозначения: Т - температура; Е - любая электрическая величина (напряжение, ток); Р - расход; РТ - прибор для измерения давления бесшкальный, с дистанционной передачей показаний; FТ- прибор для измерения расхода бесшкальный, с дистанционной передачей показаний; Q -интегрирование, суммирование; ТY - преобразователь сигналов, входной и выходной сигналы - электрические; Е/Е - преобразователь электрических сигналов; L - уровень; I - показание; LТ - преобразователь уровня с дистанционной передачей показаний; РY - преобразователь сигналов; Е/Р -преобразователь электропневматический; Н - ручное дистанционное управление; НS - пневмотумблер; NS - включение, отключение привода машины.

Все элементы схемы имеют позиционные обозначения (буквенно-цифровые), предназначенные для записи сведений об элементах схем: ВС -термопреобразователь сопротивления; В - диафрагма; I - сосуды конденсационные; V - преобразователи неэлектрических величин в электрические; ВР - дифманометрбесшкальный, РSI- измерительный прибор интегрирующий; РI- счетчик электрический; ВN - датчик уровня; М -исполнительный механизм; РА — амперметр; РАН — амперметр сигнализирующий; ВХ - преобразователь; Z - задатчик; S - пневмотумблер; H -световое табло; ВS - электрический звонок; КМ- магнитный пускатель.

Поясним смысл цифровых обозначений на примере преобразователя сигналов: РY- функциональный признак, отражает функции прибора, условное обозначение которого используется только на функциональной схеме автоматизации; 1¹15-ВХ - позиционное обозначение, в котором 1 - номер красильной машины, 15 - порядковый номер измерительного прибора, ВХ -преобразователь; Е/Р - входной сигнал электрический Е, выходной пневматический Р.

Схемы автоматизации составляются на основе принципиальных схем для отдельных параметров. Порядок рассмотрения принципиальных схем должен соответствовать переходам на функциональной схеме слева направо от одной схемы к другой.

 

7. Принципиальная  электрическая схема красильного  аппарата

 

Схема контроля расхода двух химикатов представлена на рисунке 7. При подаче химиката в красильную машину замыкаются контакт реле протока РПИ-20-1 (рисунок 7а), поз. 10-ВV1 и 10-ВV2, напряжение подается на катушку реле РПУ-0, поз. 10-К1 (рисунок 7б), при замыкании контакта которого сигнал поступает через модуль МВВЧ в УВК, где производится обработка сигналов и учет расхода химикатов.

Рисунок 7 (а, б) ─ Принципиальная схема контроля расхода химикатов

Температура раствора в ванне контролируется термопреобразователем сопротивления ТСМ - 5071, поз. 1¹11-ВС (рисунок 8). Изменение сопротивления преобразуется преобразователем ПТ-ТС-68, поз. 1¹11-U, в пропорциональный сигнал, который разветвляется посредством двух последовательно и одного встречно включенных стабилитронов КС 156, поз. 1-U1, 1-U2, 1-U3 на два параллельных сигнала. Один сигнал подается на миллиамперметр М1690, поз. 1¹11-РА, длявизуального контроля температуры раствора, второй - через резистор, поз. 1-R1, на вход 1 модуля ввода аналоговых сигналов МВВА, входящего в КТC.

Уровень раствора контролируется уровнемером типа РУС, состоящего из первичного преобразователя, поз. 1¹12-U, и измерительного преобразователя, поз. 1¹12-PAH(рисунок 6), выходной сигнал которого разветвляется на два параллельных сигнала. Один сигнал подается на миллиамперметр, поз. 1¹12-РАН, длявизуального контроля уровня раствора в ванне, второй через резистор на вход модуля МВВА. Миллиамперметр снабжен электроконтактным устройством, нормально - разомкнутый контакт которого замыкается в момент достижения раствором нижнего уровня при сливе и через промежуточное реле и магнитный пускатель воздействует на главный привод красильной машины, отключает его и подготавливает цель к повторному включению.

Рисунок 8 ─ Принципиальная схема контроля температуры раствора в ванне

Начало подачи растворов и химикатов в приемный бачок контролируется уровнемером типа СУС, состоящим из первичного преобразователя, поз. 1¹13-BN, и вторичного преобразователя, поз. I¹I3-U, замыкающего свой контакт в момент начала подачи любого из химикатов. Схема построена таким образом, что напряжение в цепь контакта подается только при замыкании контакта тумблера ТП1-2, поз. 1-S2, происходящего при работе красильной машины в автоматическом режиме.

Управление клапаном пара, а следовательно, и температурой раствора осуществляется в двух режимах (рисунок 9). В состоянии тумблера, поз. 1-S2, "Автомат" напряжение подается на электрический вход электропневмопреобразователя, поз. 1¹14-BX1. При этом на выходную пневмоклемму 1 преобразователя подается управляющий пневматический сигнал с входной пневмоклеммы11, т.е. преобразованный электропневмопреобразователем типа ЭПП, поз. 1¹14-ВХ2. аналоговый управляющий сигнал от выхода 1 модуля вывода аналоговых сигналов MBА. Управляющий пневматический сигнал с пневмоклеммы1 преобразователя, поз. 1¹14-BX1, поступает на клапан пара, поз. 1¹14-М, снабженный мембранным пневматическим исполнительным механизмом, открывающим (закрывающим) клапан пропорционально величине сигнала. Одновременно сигнал подается на манометр типа МТ, поз. 1¹14-ВР, для визуального контроля его величины.

Рисунок 9 ─ Принципиальная схема управлением клапана пара

При переключении тумблера, поз. 1-S2, из состояния «Автомат» в состояние «Ручное» снимается напряжение с электрического входа электропневмопреобразователя, поз. 1¹14-ВХ1. При этом на выходную пневмоклемму1, а значит, и на клапан пара и манометр подается управляющий сигнал с пневмоклеммы12, уровень которого устанавливается ручным пневмозадатчиком, поз. 1¹14-Z. При переходе с автоматического режима на ручной, если необходимо продолжить процесс крашения, красильщик должен выставить ручным задатчиком вначале такой же уровень управляющего сигнала, какой был в состоянии «Автомат». В дальнейшем уровень сигнала должен соответствовать режиму обработки.

Управление клапаном воды, а следовательно и заполнением ванны, осуществляется также в двух режимах. В состоянии «Автомат» сигнал с выхода модуля МВД поступает на электропневмопреобразователь, поз. 1¹15-ВХ (рисунок 6), который открывает доступ воздуха на открытие клапана воды. При переходе тумблера в состояние "Ручное" дискретный управляющий сигнал формируется пневмотумблером, поз. 1¹I4-S.

Управление сливом раствора из ванны осуществляется таким же образом.

В СЛА входят и схемы управления дозированием химикатов, обеспечивающие сопряжение комплексов управления химической станции с самой автоматизированной химической станцией цеха.

Схема построена таким образом, что управление дозированием химикатов может осуществляться как с пульта химстанции, так и от КТС, при этом приоритет отдается управляющим сигналам от КТС.

Рисунок 10 ─ Принципиальная схема выбора красильных машин

 

На рисунке 10 показана схема выбора красильных машин для установки раздатчика химикатов в положение, необходимое для дозирования химикатов к выбранной красильной машине. Выбор осуществляется следующим образом.

При включении выхода МВД по электрической цепи +24В - контакты (1) и (2) преобразователя П1.ПР.5, поз. 1¹17-ВХ- выход МВД - -24В срабатывает П1.ПР.5 и коммутирует пневматическую цепь «Рпит = 0,14 МПа - клеммы 11 и 1 - раздатчик», устанавливая последний в соответствующее положение для выбранной красильной машины. При отключении выхода МВД вышеуказанная электрическая цепь размыкается и коммутируется пневматическая цепь -«пульт химстанции и клеммы преобразователя П1.ПР.5 12 и 1 - раздатчик». В этом случае выбор положения раздатчика осуществляется с пульта химической станции. Количество преобразователей определяется количеством красильных машин.

Рисунок 11 ─ Принципиальная схема управления дозированием химикатов

 

Рисунок 11 поясняет принцип дозирования химикатов в красильные машины. Работа схемы по включению эрлитных дозаторов для дозирования выбранных химикатов в красильную машину аналогична работе схемы по выбору положения раздатчика. Количество преобразователей определяется количеством дозируемых химикатов.

Контроль признака режима работы красильной машины осуществляется следующим образом. Когда красильщик устанавливает тумблер, поз. 1-S2 (рисунок 6), в положение «Автомат», контакт тумблера подключен ко входу модуля МВВД. Его замыкание выдает информацию о том, что красильная машина работает в автоматическом режиме. При этом горит световое табло, поз. 1-H1 (рисунок 6).

Рисунок 12 ─ Принципиальная схема контроля ручных операций

 

Контроль начала выполнения операции и ее длительности осуществляется следующим образом (рисунок 12). Выходы модуля вывода дискретных сигналов МВД управляет включением одного из пяти световых табло, поз. 1-H2...1-H6, каждое из которых соответствует определенному номеру ручной операции с №1 по №5 согласно режиму крашения (загрузка, выгрузка полотна (полуфабриката), переход на ручной режим, подача химиката, превышение времени ручных операций). При загорании любого из пяти табло на звонок, поз. 1-BS, подается напряжение. Красильщик, услышав звуковой сигнал и определив по надписи на табло номер ручной операции, включает тумблер ТП1-2, поз. 1-S3, и приступает к ее выполнению. При этом контакт тумблера 1-3, подключенный ко входу МВВД, замыкается, что дает информацию о начале ручной операции; другой контакт тумблера 6-4 размыкается и  отключает звонок. При поступлении сигнала о начале ручной операции КТС отключает табло и начинает отсчет времени выполнения ручной операции. Закончив выполнение ручной операции, красильщик выключает тумблер, поз. 1-S3. При этом контакт тумблера 1-3 размыкается, что дает информацию об окончании ручной операции; контакт тумблера 6-4 замыкается, подготавливая тем самым цепь к приему команды на начало следующей ручной операции.

Контроль состояния главного привода осуществляется промежуточным реле РПУ (на схеме не указано), обмотка которого включена в цепь магнитного пускателя, поз. КМ (рисунок 6). Контакт реле замыкается три появлении напряжения в цепи, т.е. в момент включения пускателя. Контакт реле запитан напряжением 24 В постоянного тока и подключен ко входу модуля ввода дискретных сигналов МВВД.

Работа СЛА других красильных машин аналогична описанным выше.

 

 

8. Размещение  средств автоматизации и вычислительной  техники на щитах красильного  аппарата