Контур автоматического контроля температуры в коллекторе спекания: сигнал с термоэлектрического преобразователя ТХК-1087 (поз.4-1) поступает на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз.4-2), на микроконтроллер и на ЭВМ.
Расположение приборов в контурах автоматического контроля температуры в коллекторе охлаждения, температуры природного газа на аглокорпус, температуры в вакуумкамерах №16-21, 31, температуры отходящих газов перед эксгаустером и перед скрубберами аналогично контуру контроля температуры в коллекторе спекания.
Контур автоматического контроля разрежения перед эксгаустером, в коллекторе спекания и коллекторе охлаждения, вакуумкамерах №1-17 осуществляется с помощью измерительного преобразователя разряжения «САПФИР-22М-ДВ», сигнал с которых поступает на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121, на микроконтроллер и на ЭВМ.
Контур автоматического контроля давления природного газа и воздуха в горн: состоит из датчика-реле напора ДН-40 (поз.22-1, 23-1), преобразователь МЕТРАН-45 (поз.22-2, 23-2) и вторичного регистрирующего прибора Диск-250 (поз.22-3, 23-3). Кроме того сигнал поступает на микроконтроллер и на ЭВМ. Здесь работает аварийная сигнализация: при ослаблении давления газа срабатывает звуковая или световая сигнализация, а затем останавливается работа машины.
Контур автоматического контроля расхода воздуха, природного газа в горн и на аглокорпус абсолютно одинаковы по составу приборов: диафрагма (поз. 24-1, 25-1, 26-1), преобразователь измерительный разности давлений «САП-ФИР-22М-ДД-2410» (поз. 24-2, 25-2, 26-2), блок извлечения корня БИК-1,1 (поз.24-3, 25-3, 26-3), вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз.24-4, 25-4, 26-4), выходной сигнал с которого поступает на микроконтроллер Symatic S7-300 и на ЭВМ.
Контур автоматического контроля скорости агломашины: состоит из тахогенератора постоянного тока ТГМ-30 (поз.28-1), сигнал с которого поступает на микроконтроллер и на ЭВМ.
Контур автоматического контроля уровня шихты в промбункере: состоит из датчика уровня (поз. 27-1), сигнал с которого поступает на измерительный преобразователь ЭП-8007 (поз.27-2), а затем на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз. 27-3), выходной сигнал поступает на микроконтролер Symatic S7-300 и на ЭВМ.
Аварийная сигнализация агломашины осуществляется следующим образом: при падении разрежения в коллекторе спекания или давления природного газа, воздуха при подаче в горн ниже допустимого, происходит звуковая сигнализация при переключении кнопочно переключателя КЕ-011 на звонок МЗ-1, либо световая сигнализация, при переключении на световое табло ТСМ.
Далее приводятся основные параметры выбранных модулей микроконтроллера Simatic S7-300.
Блок питания PS 307 1В сконструирован для подключения к линейному напряжению 120/230 В переменного тока и снабжает вторичную сторону напряжением 5 В постоянного тока 4 А и 24 В постоянного тока 0,5 А.
Входное напряжение:
- номинальное значение ~120/230 В;
- допустимые диапазоны от 85 до 132 В от 170 до 264 В.
- номинальное значение 50/60 Гц;
- допустимый диапазон от 47 до 63 Гц.
- при 120 В перем. тока 0,55 А;
- при 230 В перем. тока 0,31 А.
Выходные напряжения:
- номинальное значение 5,1 В / 24 В;
- допустимые диапазоны 5 В: +2% / -0,5%; 24 В: ±5%;
Выходные токи 5 В: 4 А; 24 В: 0,5 А.
Блок питания PS 307 1Е сконструирован для подключения к линейному напряжению 120/230 В переменного тока и снабжает вторичную сторону напряжением 5 В постоянного тока 10 А и 24 В постоянного тока 1 А.
Входное напряжение:
- номинальное значение ~120/230 В;
- допустимые диапазоны от 85 до 132 В от 170 до 264 В.
- номинальное значение 50/60 Гц;
- допустимый диапазон от 47 до 63 Гц.
Номинальный входной ток:
- при 120 В 1,14 А;
- при 230 В 0,57 А.
Выходные напряжения:
- номинальное значение 5,1 В / 24 В;
- допустимые диапазоны 5 В: +2% / -0,5%; 24 В: ±5%;
Выходные токи 5 В: 10 А; 24 В: 1,0 А.
Таблица 5.2 – Технические характеристики CPU 315-2DP
| Процессор | Pentium 120 МГц |
| Возможность расширения памяти | 16 Мбайт |
| Напряжение питания | 3,3 В |
| Кэш второго уровня | 250 Кбайт |
| Номинальное напряжение | 5 В пост. тока (от 4,75 до 5,25 В пост.тока) |
| Типовое потребление тока | 3,0 А |
| Максимально допустимое потребление тока | 3,5А |
| Максимально допустимые потери мощности | 17,5 Вт |
| Максимально допустимые потери мощности с интерфейсными субмодулями | 20,5 Вт |
| Рабочая память | 0,8 Мбайт или 1,6 Мбайт (встроенная) |
| Загрузочная память | 16 Кбайт (встроенная) |
| Размер отображения процесса, входы и выходы | 512 байт |
| Область адресов входов/выходов | 16 Кбайт |
| Цифровые входы/выходыАналоговые входы/выходы | 1310728192 |
Таблица 5.3 – Технические характеристики интерфейсных модулей IM 153-1
| Потребление тока из шины S7-300 5 В пост.тока IM 153-1 | Тип. 100 мАМакс. 120 мА |
| Потери энергии IM 153-1 | Тип. 500 мВтМакс. 600 мВт |
| Источник питания для устройства расширения | 5 В / 5 А на цепь |
Повторитель RS 485 усиливает сигналы данных на линиях шины и связывает шинные сегменты между собой.
Таблица 5.4 – Технические данные повторителя R 485
| Источник питания:- номинальное напряжение- пульсация | 24 В пост.токаот 18 пост.тока до 30 пост.тока |
| Потребление тока при номинальном напряжении:- без нагрузки в разъеме PG/OP- нагрузка в разъеме PG/OP (5В/90мА)- нагрузка в разъеме PG/OP (24В/100мА) | 100 мА130 мА200 мА |
| Скорость передачи | от 9,6 кбит/с до 12 Мбит/с |
Таблица 5.5 – Технические данные памяти
| Наименование | Потребление тока при 5 В | Токи при буферизации |
| МС 952 / 64 Кбайт / RAM | тип. 20 мАмакс. 50 мА | тип. 0,5 мкАмакс. 20 мкА |
| MC 952 / 64 Кбайт / 5 В флэш | тип. 15 мАмакс. 35 мА | - |
Таблица 5.6 – Модуль ввода дискретных сигналов SM 321 (16 входов)
| Количество входов, которые могут управляться одновременно | 16 |
| Потребление тока и шины S7-400 (5 В пост.тока) | макс. 150 мАтип. 100 мА |
| Данные для выбора датчика | |
| Входное напряжениеНоминальное значение | от 24 до 60 VUC |
| Для сигнала «1» | от 15 до 72 VDCот –15 до –72 VDCот 15 до 60 VAC |
| Для сигнала «0» | от –6 до +6 VDCот 0 до 5 VAC |
| Диапазон частот для сигналов переменного тока | от 47 до 63 Гц |
| Входной ток при сигнале «1» | от 4 до 10 мА |
Таблица 5.7 – Модуль ввода аналоговых сигналов SM 331 (8 входов)
| Диапазон измерения напряжения | ± 80 мВ,± 250 мВ,± 500 мВ,± 1 В, ± 2,5 В, ± 5 В, ± 10 В,от 1 до 5 В |
| Диапазон измерения тока для 4-х проводных преобразователей | от 0 до 20 мА, от 4 до 20 мА,± 20 мА |
| Диапазон измерения тока для 2-х проводных преобразователей | от 4 до 20 мА |
Модуль аналогового вывода SM 332:
- 4 выходов;
- разрешающая способность 13 бит;
- выходные диапазоны для напряжения;
- выходные диапазоны для тока;
- напряжение питания: 24 В пост.тока.
Таблица 5.8 – Модуль аналогового вывода SM 332
| Выходной диапазон (номинальные значения) | ± 10 Вот 0 до 10 Вот 1 до 5 В± 20 мАот 0 до 20 мАот 4 до 20 мА |
Модуль с релейным выходом SM 332:
- 8 выходов;
- номинальное выходное напряжение: до 230 В перем.тока / 125 В пост. тока
Таблица 5.9 – Модуль аналогового вывода SM 332
| Номинальное напряжение на L+ Допустимый диапазон | от 5 до 264 В перем. токаот 5 до 125 В пост.тока |
| Суммарный ток выходов (на группу)до 40˚Сдо 60 ˚С | Без вент. / с вентил.10 А / 10 А5 А / 10 А |
| Допустимая разность потенциаловмежду группамина стороне процесса/стороне управления | 500 В перем.тока1500 перем.тока |
| Тип контакта | Вид А |
| Сопротивление контакта | Макс. 100 Ом |
| Минимальный ток нагрузки | 10 мА |
| Потери мощности модуля | тип. 4,5 Вт, макс. 25 Вт |
В качестве ЭВМ выбран Pentium III-650, 17’’ SVGA, 128 Mb, который прошел промышленное испытание. Для вывода на печать данных выбран широкоформатный принтер Epson FX-1880.
В специальной части диплома разрабатываются основные контуры по регулированию процессом спекания аглошихты на агломашине. Проектируется контур управления процессом зажигания в горне, так как от температуры в зоне горения зависит качество спекания шихты. При рассмотрении технологии производства было выяснено, что скорость движения ленты на машине оказывает существенное влияние на законченность процесса спекания. Поэтому, разработан контур по регулированию скорости агломашины или законченностью спекания. На горение оказывает влияние также и расход природного газа и воздуха. Учитывая это, разработан контур по регулированию соотношения «топливо-воздух», который также является немаловажным по своей значимости в процессе спекания.
6.1 Разработка контура регулирования температуры
в зажигательном горне
Основной контур в системе автоматизации - контур контроля и регулирования температуры в зажигательном горне. Рассмотрим его работу подробнее.
Измерение температуры осуществляется первичным пирометрическим преобразователем ППТ-121 (поз.1-1), с которого сигнал поступает на вторичный измерительный преобразователь ПВ-0 (поз.1-2), который выдает стандартный сигнал 0-5 мА на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз.1-3) и на микроконтроллер Symatic S7-300. С микроконтроллера сигнал поступает в ЭВМ. После обработки поступившего сигнала в соответствии с заданным алгоритмом ЭВМ вырабатывает задание для микроконтроллера, при этом в системе предусмотрен переключатель ПМОФ-45 (поз.1-5), позволяющий подавать задание на микроконтроллер либо с ручного задатчика РЗД-22 (поз. 1-4), либо с ЭВМ. Заданное значение индуцируется миллиамперметром М1730 (поз.1-6) и поступает на вход микроконтроллера. На основании полученного задания микроконтроллер вырабатывает управляющее воздействие, которое с выхода микроконтроллера поступает на БРУ-32 (поз.1-7), затем на пускатель ФЦ-0611 (поз.1-8) и на исполнительный механизм МЭО-250/63 (поз.1-9), который управляет клапаном подачи природного газа в горн (поз.1-10). Кроме того на микроконтроллер заводится сигнал о положении регулирующего органа. Регулирование можно осуществлять в трех режимах: автоматическом режиме – когда заданное значение поступает с ЭВМ; режиме локальной автоматики – когда заданное значение поступает с задатчика, если ЭВМ выйдет из строя или с ней будет нарушена связь; режиме ручного управления – когда микроконтроллер выходит из строя и управляющее воздействие подается с помощью блока ручного управления.