Разработка функциональной схемы установки

Управление электроприводом и арматуройосуществляетсяместно (с ПМУ)идистанционно. Возможности дистанционного управлениявзрывозащищенными электроприводами с КИМ1, а также состав и виды входных и выходных сигналов зависят от выбранной конфигурации и дополнительных опций. В таблице 5.4 приведены типы конфигураций и дополнительные опции КИМ1.Таблица 5.4 – Типы конфигураций и дополнительные опции КИМ1Тип конфигурацииВходные сигналы в КИМ1Выходные сигналы от КИМ1Цифровые сигналыДополнительные опцииКонфигурация МДискретные сигналы:«ОТКРЫТЬ»«ЗАКРЫТЬ»«АВАРИЯ»«АктДУ/СТОП»Дискретные сигналы:«ОТКРЫТО»«ЗАКРЫТО»«ГОТОВНОСТЬ»«НЕИСПРАВНОСТЬ»«М1» и «М2» (настраиваемые)Modbus RTURS-485НетКонфигурация ДДискретные сигналы:«ОТКРЫТЬ»«ЗАКРЫТЬ»«АВАРИЯ»«АктДУ/СТОП»Дискретные сигналы:«ОТКРЫТО»«ЗАКРЫТО»«ГОТОВНОСТЬ»«НЕИСПРАВНОСТЬ»«М1» и «М2» (настраиваемые)Аналоговый сигнал«ПОЛОЖЕНИЕ»Modbus RTURS-485Bluetooth для управления и настройкиКонфигурация АДискретные сигналы:«ОТКРЫТЬ»«ЗАКРЫТЬ»«АВАРИЯ»«АктДУ/СТОП»Аналоговый сигнал«ЗАДАНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ»Дискретные сигналы:«ОТКРЫТО»«ЗАКРЫТО»«ГОТОВНОСТЬ»«НЕИСПРАВНОСТЬ»«М1» и «М2» (настраиваемые)Аналоговый сигнал«ПОЛОЖЕНИЕ»Modbus RTURS-485Bluetooth и RS-485-1 (ModbusRTU)для управления и настройкиКонфигурация СНетНетModbus RTURS-485Bluetooth и RS-485-2(ModbusRTU) резервдля управления и настройкиКонфигурация ТДискретные сигналы:«ОТКРЫТЬ»«ЗАКРЫТЬ»«АВАРИЯ»«АктДУ/СТОП»Дискретные сигналы:«ОТКРЫТО»«ЗАКРЫТО»«ГОТОВНОСТЬ»«НЕИСПРАВНОСТЬ»«М1» и «М2» (настраиваемые)Аналоговый сигнал«ПОЛОЖЕНИЕ»Modbus RTURS-485Bluetooth и RS-485-2(ModbusRTU) резервдля управления и настройкиВ соответствии с таблицей 5.4 для контура регулирования подходит конфигурация А с управляющим аналоговым сигналом и обратной связью по положению.Для обеспечения искробезопасности электрических цепей первичных преобразователей и исполнительных механизмов, работающих с унифицированным токовым сигналом 4 – 20 мА, необходимо использовать барьер искрозащиты. Рассмотрены три барьера искрозащиты 4 – 20 мА от разных производителей с техническими характеристиками, приведенными в таблице 5.5.Таблица 5.5 – Технические характеристики барьеров искрозащиты 4 – 20 мАЛПА-310-200ИСКРА-АТ.03КА5013ExПроизводительЛенПромАвтоматикаОВЕНКонтрАвтКоличество входных каналов211Тип входного сигнала0 – 20 мА,4 – 20 мА,возможен HART0 – 5 мА,0 – 20 мА,4 – 20 мА4 – 20 мА,возможен HARTНапряжение питания, В24не более 2624Максимальное выходное напряжение Uo, В26,0528,425,2Максимальное выходной токIo, мА887098Максимальное выходная мощностьPo, Вт0,571–0,62Максимальное внешняя индуктивностьLo, мГн5582Максимальное внешняя емкостьCo, мкФ4,579нФ0,09Максимальное напряжение Um, В250–250Маркировка взрывозащитыExiaExiaExiaТемпература окружающей среды, ºС-40 – 70-40 – 50-40 – 70В качестве основного барьера выбран ЛПА-310-200 от компании «ЛенПромАвтоматики» как наиболее подходящий. Барьер имеет два входа, что позволит сэкономить место в кроссовом шкафу.Барьеры искрозащиты с гальванической развязкой – это активные барьеры с гальваническим разделением искроопасных и искробезопасных цепей.Устройство и работу барьеров рассмотрим на примеребарьера для подключения пассивных датчиков с выходным унифицированным токовым сигналом 4…20мА (искробезопасная цепь), расположенных во взрывоопасной зоне, и преобразования данного сигнала в выходной сигнал 4…20мА (искроопасная цепь).Барьер искробезопасности передает токовый сигнал из взрывоопасной зоны во взрывобезопасную.Встроенный импульсный источник питает входные и выходные цепи барьера. Наличие гальванической развязки цепей снимает необходимость заземления прибора. Работа барьера в нормальном режиме представлена на рисунке 5.11.Рисунок 5.13 – Работа барьера в нормальном режимеБарьер искрозащиты состоит из следующих узлов (рисунок 5.11):преобразователь напряжения (3) – преобразует постоянное напряжение от источника питания (коричневый контур) в переменное;преобразователи напряжения (2, 4), стабилизатор напряжения (6) – преобразуют переменное напряжение в постоянное, необходимое для питания цепи датчика (зеленый контур) и цепи выходного сигнала (синий контур);изолирующий трансформатор (Т) – обеспечивает гальваническую развязку питающего напряжения;преобразователь «ток-частота» (5) преобразует измеренное значение тока от датчика в соответствующую частоту, передаваемую через гальваническую развязку (оптопара AD). Преобразователь «частота-ток» (1) производит обратное преобразование в токовый выходной сигнал;шунт-диодный барьер искрозащиты, состоящий из балластных резисторов R, предохранителей FU и стабилитрона VD ограничивает уровень напряжения и тока, поступающего во взрывоопасную зону по искробезопасным цепям.Работа барьера при возникновении внештатной ситуации (попадания на вход барьера искроопасного напряжения) представлена на рисунке 5.12.Рисунок 5.14 – Работа барьера в аварийном режимеПри возникновении аварийной ситуации по выходной цепи или цепи питания (в данном примере попадание высокого напряжения по цепи питания) гальваническая развязка (трансформаторTи оптопараAD) препятствуют прохождению высокого напряжения в искробезопасную цепь.При возникновении аварийной ситуации в блоках6и4шунт-диодный барьер искрозащиты препятствует передачи во взрывоопасную зону опасного напряжения.6 Описание алгоритмов сбора, первичной обработки информации ициклического опроса датчиков6.1 Алгоритм циклического опроса датчиковВ общем случае опрос датчиков может осуществляться циклически и ациклически (адресно). При циклическом опросе порядок подключения датчиков к ИВК сохраняется постоянным во времени. Ациклический опрос точек измерения производится, как правило, по требованию оператора при нарушении нормального протекания технологического процесса.Предполагается, что датчики пронумерованы последовательно, начиная с первого и кончая n. Исходными данными для алгоритма служат число датчиков n, массивы верхних и нижних А, В, С, Д для сбора данных о выходе за пределы нормы показаний датчиков. В ячейках памяти А, В, С, Д соответственно хранятся показания 1-го датчика, Х отклонения его значения от нормы X, порядковый номер датчика и время (), в которое произошло отклонение от нормы.Опрос начинается с первого I датчика. Вначале следует сравнить показания датчика с верхней нормой. Если это показание не выходит за верхнее предельное значение, то переходят к сравнению с нижней нормой. Если показание первого датчика не выходит за пределы верхней и нижней нормы, то переходят к опросу второго датчика. Аналогично обрабатывается информация, считываемая с последующих датчиков. Если при опросе всех датчиков системы их показания остаются в пределах нормы, то машина прекращает работу по данному алгоритму. Печать данных не производится или производится только по требованию оператора. Для следующего циклаопроса датчиков необходимо повторить запуск программы.Если показания i-го датчика вышло за пределы нормы, то согласно алгоритму, выполняются следующие операции:обращаются к таймеру;в ячейки памяти А, Б, С, Д записывают соответственно величины;с помощью переменной j отмечают порядковый номер события выхода контролируемого параметра за пределы нормы;из ячеек А, Б, С, Д величины переписывают в новые ячейки памяти А+1, В+1, С+1, Д+1;ячейки А, В, С, Д очищают и подготавливают для приема данных на случай, если показания следующего датчика выйдут за пределы нормы;проводят опрос (0+1)-го датчика.После завершения цикла опроса всех датчиков происходит печать данных. Данные выдаются в виде таблицы, содержащей j строк и четыре столбца с величинами соответственно.На этом выполнение заданной программы прекращается. Через промежуток времени, равный периоду опроса, эту программу вновь запускают для обработки новых данных, поступающих от измерительных датчиков. Алгоритм циклического опроса датчиков и сравнения их показаний с нормой иногда модифицируют и контролируют граничные значения до нескольких границ, соответствующих, например, предаварийной и аварийной ситуации. В этом случае наряду с печатью данных одновременно подают сигнал звуковой или световой индикации на пульт оператора.6.2 Задачи первичной обработки информации.К числу основных задач первичной обработки информации относятся:линеаризация;фильтрация;проверка исходной информации на достоверность;коррекция показаний датчиков;расчет действительных значений измеряемых величин;экстраполяция.Линеаризация выходных сигналов датчиков с нелинейными и слаболинейными статическими характеристиками. Нелинейность статических характеристик связаны с физическими свойствами чувствительных элементов (сильфонов, мембран, термосопротивлений и других) или с методом измерения соответствующих величин (например, измерение расхода по методу переменного перепада давления).Одним из наиболее рациональных методов линеаризации, используемых припрограммировании, является аппроксимация статической характеристики датчика полином степени n.Линеаризация выходных сигналов датчиков с квадратичными статическими характеристиками (дифманометров-расходомеров) осуществляется по алгоритму извлечения квадратного корня.Фильтрация выходных сигналов датчиков от высокочастотных помех, искажающих полезный сигнал. Методы фильтрации основаны на гипотезе о том, что спектр случайного процесса ε(t) содержит более высокие частоты, чем спектр полезного сигнала х(t). Внешне фильтрация проявляется в том, что реализация процесса Z(t) становится более плавной, чем исходная реализация y(t). Отсюда второе название той же процедуры – сглаживание.Операция фильтрации может осуществляться аппаратно, то есть с помощью специальных технических устройств, или программно на ЭВМ, как это обычно имеет место в АСУТП.Качество фильтрации оценивается средним квадратичным отклонением сигналов Z(t) и х(t):,6.1где М – символ математического ожидания.Проверка исходной информации на достоверность и коррекция результатов измерений.Исходная информация о текущем состоянии объекта поступает в ЭВМ по многим десяткам, а иногда и сотням ИИК. При этом вполне возможна вероятность попадания в систему недостоверной информации.Недостоверная исходная информация появляется при отказах ИИК, которые делятся на полные и частичные (метрологические). Полный отказ наступает при выходе из строя или повреждении ИИК. При частичном отказе средства измерения сохраняют работоспособность, однако погрешность измерения соответствующего параметра превышает допустимое значение, определяемое его классом точности.Для выявления полных отказов используют алгоритмы допускового контроля параметров и допускового контроля скорости измерения параметров.Метрологические отказы выявляются на основе использования информационной избыточности, которая всегда имеет место в АСУТП, например, за счет наличия дублирующих приборов или за счет того, что информация о действительном значении параметра содержится не только в измеренном значении этого параметра, но и в измеренных значениях других параметров, связанных с ним устойчивыми зависимостями, например, уравнениями материального или теплового балансов.Коррекция показаний датчиков при отклонении условий измерения от расчетных (градуировочных).Точность работы подавляющего числа датчиков зависит от диапазона колебаний параметров окружающей датчик среды: температуры, давления, влажности и другое. Используемые при автоматизации технологических процессов ЭВМ позволяют учесть колебания этих параметров и внести в результаты измерений соответствующие коррективы.Расчет действительныхзначений измеряемых величин в физических единицах измерения по кодам АЦП.Экстраполяция значений измеряемых величин на интервале времени между очередными и последующими опросами датчиков.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данной курсовой работе рассмотрен и описан технологический процесс платформинга с движущимся слоем катализатора. Разработана схема автоматизации и определены диапазоны измерений в соответствии с технологией установки платформинга.Осуществлен выбор технических средств автоматизации полевого уровня в соответствии с диапазонами измерений технологических параметров.Разработан алгоритм циклического опроса датчиков и первичной обработки технологической информации.