Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Дипломный проект-Модернизация системы автоматического управления прошивным станом ТПА-140 - файл ПЗ .doc


Дипломный проект-Модернизация системы автоматического управления прошивным станом ТПА-140
скачать (1403.8 kb.)

Доступные файлы (9):

Блок схема Алгоритма1.cdw
Общий видV7.cdw
общий вид панели оператораV7.cdw
панель.bmp
ПЗ .doc1578kb.14.06.2008 03:26скачать
Структурная.TIF
циклограмма.bmp
циклограммаV7.cdw
экономика прошивнV7.cdw

содержание
Загрузка...

ПЗ .doc

  1   2   3   4   5
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Аннотация
Модернизация системы автоматического управления прошивным станом ТПА-140 на ОАО «СинТЗ» Объектом проектирования является система автоматического управления прошивным станом ТПА-140 на ОАО «СинТЗ».

Цель работы разработка проекта по модернизации действующей системы автоматического управления

Итогом работы создан проект системы автоматического управления на безе контроллера S-400 фирмы SIEMENS.

Проект является реальным и реализуемым на производстве.


СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация

Введение

1.Обоснование модернизации системы управления линией прошивного агрегата

1.1 Состав устройства и принцип работы существующей системы управления линией прошивного агрегата

1.2 Обоснование модернизации системы управления

1.3 Разработка технического задания на проект

^ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ,КОНСТРУИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

2.1 Разработка структурной схемы СУ

2.2 Выбор основных технических средств СУ

2.3 Разработка и расчет электрической схемы управления линией прошивного агрегата

2.4 Разработка панели оператора

^ 3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

3.1 Разработка структуры программного обеспечения

3.2 Разработка алгоритма работы линии

3.3 Разработка программы управления работой линии

^ 4. ЭКСПЛУАТАЦИОНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

4.1 Инструкция оператору

5. ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СУ

5.1 Расчет стоимости оборудования и затрат связанных с модернизацией

5.2 Расчет себестоимости выпускаемой продукции после модернизации

5.3 Расчет окупаемости и экономическая оценка проекта

^ 6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

6.1 Обеспечение безопасности работающих

6.2 Экологическая безопасность и охрана окружающей среды

Заключение

Список использованных источников
Данной работой предлагается проект модернизации системы автоматического управления прошивным станом ТПА-140. Проектирование новой системы будет придерживаться главных принципов построения современных систем - модульность и открытость.

В первой части проекта будет изучена действующая в цехе система автоматического управления. Будет описана ее структура и работа составных ее частей.

Вторая часть проекта будет посвящена выбору и обоснованию комплекса технических средств, с помощью которых будет реализована будущая система.

В третьей части будет описана разработка программной части системы управления.

Технико-экономическое обоснование будет приведено в четвертой части.

Тема безопасности и экологичности будет раскрыта в последней части проекта.
1 Обоснование модернизации системы управления линией прошивного агрегата.
1.1 Состав, устройство и принцип работы существующей системы управления линией прошивного агрегата.
Трубопрокатные агрегаты с прошивным станом к числу наиболее распространенных для производства бесшовных горячекатаных труб. На таких агрегатах производят свыше 30 % всех горячекатаных труб. Широкое распространение станы подобного типа или различные их модификации получили и в зарубежной практике (США, Западная Европа, Япония и др.) благодаря ряду технологических достоинств:

  • высокой маневренности, позволяющей в короткий промежуток времени осуществить переход с одного типоразмера прокатываемых труб на другой;

  • универсальности, обеспечивающей производство труб широкого сортамента из разнообразных марок сталей и сплавов (по сравнению с другими способами производства на указанных агрегатах можно прокатывать трубы в наиболее широком диапазоне варьирования отношения диаметра трубы к толщине стенки D 0 / S 0 , изменяющегося от 4 5 до 40 45);

  • относительно высокой производительности при удовлетворительном качестве труб (годовой объем производства в зависимости от типа агрегата составляет 150—400 тыс. т, а расходный коэффициент металла 1,06— 1,15 в зависимости от марочного состава сталей);

  • высокой степени механизации и автоматизации производственного процесса.

В настоящее время отечественной промышленностью освоено производство труб на ТПА из углеродистых, средне- и высоколегированных марок сталей и сплавов, в том числе и из коррозионностойких и жаропрочных. В большом объеме производят трубы так называемого нефтяного сортамента (бурильные, обсадные, насосно-компрессорные), крекинговые, заготовки для цехов холодного деформирования и многие другие.

В соответствии с сортаментом выпускаемых труб агрегат ТПА-140 к малым агрегатам для прокатки труб диаметром 40—159 с толщиной стенки 3,5—30 мм (минимальный диаметр труб определяется технологическими возможностями редукционного стана);

Агрегат, имеет в своем составе редукционный и калибровочный стан поэтому оснащен подогревательной индукционной печью.

В состав трубопрокатных агрегатов с автоматическим станом входят:

  • нагревательная кольцевая печь ;

  • прошивной стан ;

  • два стана продольной прокатки;

  • два обкатных стана ;

  • подогревательная индукционная печь ;

  • калибровочный стан ;

  • редукционный стан;

  • холодильник;

Основные технические характеристики агрегата приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1

^ Тип стана

Типоразмер агрегата

Диаметр рабочих валков (максимальный), мм

Частота вращения валков, мин -1

^ Максимальная окружная скорость валков, м/с

Мощность главного привода, кВт

Прошивной

Малый

850-950

100-180

8,0

1320-1400

^ Продольной прокатки

Малый

700-750

65-130

5,4

840

Обкатной

Малый

750

100-250

6,5-9,5

400

Калибровочный

Малый

400-450

45-135

2,3

7 100


1.1.1 Назначение и технические характеристики
Настоящая часть предназначена для ознакомления с работой и изучением аппаратуры автоматики системы БАС-54 участка прошивного стана для ее дальнейшей замены. Здесь приведены сведенья о назначении и составе системы, о взаимодействии составных частей и описание их работы.

Полное наименование и обозначение системы – Бесконтактная автоматическая система управления технологическим процессом участка прошивного стана трубопрокатного агрегата ТПА-140 цеха Т-2.Сокращенное наименование БАС-54.

БАС-54 предназначена для автоматического управления механизмами прошивного стана. Перечень автоматизируемых механизмов приведен в таблице 1.2.
1.1.2 Состав системы
Система БАС-54 состоит из следующих составных частей (устройств):

1.1.3.1 Датчики

В существующей системе используются следующие датчики, дающие информацию о положении заготовок, гильз, механизмов:

Д43-Д52 – фотоэлектрические датчики (фотореле) положения нагретых заготовок и гильз;

И116,И121,..,И152 – индуктивные датчики положения механизмов;

ДН – трансформаторный датчик наличия нагрузки на главный привод;

РД – датчик давления.

1.1.3.2 Станция управления 4ША (шкаф автоматики).

1.1.3.3 Пульт управления 5ПА.

1.1.3.4 Исполнительные механизмы.

Взаимосвязь основных составных частей показана на рисунке 1.1.
Таблица 1.2

Перечень автоматизируемых механизмов и исполнительных устройств

Наименование

Исполнительные механизмы

Кол.

Отводящий рольганг пр.115

реле промежуточное U=24в, I=1А

2

Зацентровщик пр.116,117,118

пневмовентиль U=24в, I=1А

3

Выбрасыватель пр.121

реле промежуточное U=24в, I=1А

2

Крышка желоба (перекрыватель) пр.123

пневмовентиль U=24в, I=1А

2

Вталкиватель пр.124

пневмовентиль U=24в, I=1А

2

Исчезающий упор пр.125

пневмовентиль U=24в, I=1А

1

Охлаждение оправки пр.137

пневмовентиль U=24в, I=1А

1

Центрователь №1-4 пр.138-141

пневмовентиль U=24в, I=1А

4

Выдающие ролики (вращение) ТСУ пр.143

реле промежуточное U=24в, I=1А

2

Выдающие ролики (сведение)

пр.144 - 148

пневмовентиль U=24в, I=1А

5

Перехват стержня пр.136

пневмовентиль U=24в, I=1А

1

Ролики отвода стержня (сведение) пр.149,150

пневмовентиль U=24в, I=1А

1

Головка упорного механизма пр.151

пневмовентиль U=24в, I=1А

1

Замок упорного механизма пр.152

пневмовентиль U=24в, I=1А

1





Рисунок 1.1. Взаимосвязь составных частей БАС-54
1.1.4 Устройство и работа системы
Система БАС-54 использует сигналы датчиков. Чувствительные элементы датчиков устанавливаются на стане, а их сигналы преобразуются в стандартные электрические сигналы блоком преобразователей датчиков (БПД). Сигналы, дающие информацию о положении заготовок металла, гильзы и механизмов поступают в блоки логики, которые в соответствии с определенным алгоритмом служат для получения сигналов управления тем или иным механизмом. Блоки логики, установленные в станции управления 4ША, вырабатывают выходные командные сигналы, которые подаются на соответствующие усилители мощности. Используются два типа усилителей мощности: транзисторные (=24В) и тиристорные усилители (=220В). Они так же установлены в шкафу. Выходы через соответствующие избиратели режимов управления воздействуют на исполнительные механизмы стана. Избиратели ( ключи управления ) установлены на пульте управления 5ПА.
1.1.5 Устройство и работа составных частей
1.1.5.1 Датчики

Система использует несколько типов датчиков. Датчики индицируют положение нагретых заготовок и гильз, контролируют положение и состояние исполнительных механизмов стана и определяют наличие напряжения на тех или иных аппаратах, связанных со станом.

1.1.5.1.1 Фотодатчики типа ФГ-13 (Уралчерметавтоматика). Индицирует наличие в своей зоне видимости нагретого тела. Чувствительный элемент датчика фотодиод инфракрасного спектра использует излучение нагретого металла (более 650Со). Системой используется релейный выход данного датчика.

1.1.5.1.2 Индуктивные датчики типа ИМТ-5. Устанавливаются на тане и индицирует появление металлического шунта над рабочей поверхностью датчика с зазором до 20 мм. Шунт механически связан с механизмом и при перемещениях перекрывает датчик. Системой используется релейный выход данного датчика.

1.1.5.1.3 Датчик нагрузки. Трансформаторный датчик, на выход которого появляется напряжение при наличии тока в цепи главного привода. И дает информацию находиться или нет главный привод в режиме прошивки.

1.1.5.1.4 Реле давления. Установлено в камере зацентровщика и индицирует наличие повышенного давления в камере, что говорит об исходном положении зацентровщика.

1.1.5.2 Станция управления 4ША (шкаф автоматики)

1.1.5.2.2 Общие сведения

Станция управления (СУ 4 ША) типа БАС-54 была разработана в соответствии с утвержденным Главэнерго Минчермета СССР, ЭЗТМ, СКБ «Уралчерметавтоматика» и согласованным с СО ГПИ ТПЭП «Техзаданием на разработку средств и систем автоматизации трубопрокатного агрегата 140» от 25 апреля 1972 г.

СУ 4 ША представляет собой шкаф двухстороннего обслуживания конструкции Калининского завода электроаппаратуры Минэлектропрома. Габаритные размеры шкафа 2000х700х600. В шкафу установлены шесть секций (кассет), являющихся по существу этажами шкафа. В верхних секциях установлены источники питания. В средних секциях установлены блок преобразователей датчиков и блок предохранителей для исполнительных устройств. В нижних секциях установлены блоки логики, предназначенные для обработки поступающих на них сигналов преобразователей (датчиков) в соответствии с заложенными в них алгоритмами и для выдачи командных сигналов на управление соответствующими автоматизируемыми механизмами.

Кассеты и шасси блоков выполнены на основе конструктивов единой унифицированной блочной конструкции комплектных устройств автоматики (ЕУБК), разработанных ВНИИЭлектроприводом.

Для внешних подсоединений станции на кассетах установлены по три клеммника, каждый из которых имеет 24 изолированных контактных зажима для провода сечением 1,5 мм2. Электрические соединения выполнены проводом марки МГВ сечением от 0,35 до 1,5 мм2. Электрические соединения в блоках выполнены гибким монтажным проводом МГШВ сечением 0,2 1,5 мм2. Для цепей питания использован провод сечением 0,5 и 0,751,5 мм2. Между элементами цепи питания электрические соединения выполнены шинами.


1.1.5.2.2 Источники питания БПС-1 и БПВ-4

Источники питания обеспечивают станцию следующими напряжениями:

а) стабилизированное напряжение +6В, 0,8А.

б) стабилизированное напряжение -12В, 8А.

в) нестабилизированное напряжение -24В, 16А.

1.1.5.2.3 Блоки логики

В блоках на шасси Ш2 может быть установлено до 30 элементов «Логика-Т» наименьшего габарита. В блоках Ш3 и Ш4 может быть установлено до 60 элементов «Логика-Т». Кроме логических элементов, в блоках могут устанавливаться резисторы, диоды, конденсаторы и другие элементы, размещаемые на унифицированных монтажных платах. Ручки потенциометров выведены на лицевую панель для возможности изменения оператором временных настроек. Так же на лицевой панели любого блока установлены индицирующие лампы, показывающие состояние выходов блока.

На ручке блока установлена табличка с указанием типа (шифра) блока.

Для включения блока в схему станции на задней скобе шасси устанавливается до двух ножевых колодок, каждая из которых имеет 30 контактов.

Конструкция блока предусматривает проводной электрический монтаж.

Работа алгоритма преобразования сигналов блоком обеспечивается сбором соответствующих элементов (элементы транзисторные бесконтактные серии «Логика-Т»).

Каждый из блоков логики отвечает за работу определенной группы механизмов и уникален. В случае отказа блок заменяется резервным.

1.1.5.2.4 Блоки предохранителей.

Блок предохранителей для исполнительных устройств служит для защиты транзисторных усилителей мощности от возможного короткого замыкания. У гнезд предохранителей имеются соответствующие шильдики с наименованием усилителя и включаемого механизма.

1.1.5.5.4 Блок преобразователей датчиков

Блок преобразователей датчиков необходим для преобразования приходящих сигналов с различных датчиков в стандартные электрические сигналы пригодные для обработки системой. Так же служит для гальванического развязывания электрических цепей датчиков от цепей системы.

1.1.5.5.5 Усилители мощности УТ-1М

Усилитель мощности тиристорный предназначен для усиливания сигнала полученного с блока логики (=24В) до оперативного напряжения (=220В), необходимого для релейно-контакторной схемы управления приводами.

1.1.5.3 Пульт управления 5ПА

В системе БАС-54 предусмотрена возможность ручного и автоматического режимов работы механизмов стана. Выбор режимов осуществляется с ключей управления. С этих же ключей производиться и ручное управление механизмами.

В случае управления в ручном режиме, питающее напряжение подается непосредственно через шайбы ключей и через предохранитель на обмотки исполняющих устройств, а шайба автоматики разомкнута.

При работе в автоматическом режиме замкнута лишь одна шайба автоматики. Через нее управляющий сигнал с усилителей мощности непосредственно управляет механизмом по заданному алгоритму.

1.2. Обоснование модернизации системы управления
Целями создания системы являются:

- повышение уровня эксплуатационной надежности (сокращение простоев) посредством замены физически и морально устаревшего электрооборудования системы автоматического управления станом продольной прокатки;

- повышение уровня оперативного управления станом за счет обеспечения оператора и технолога стана оперативной информацией о состоянии технологического процесса;

- уменьшение зависимости результатов работы стана от квалификации операторов;

- упрощение обслуживания электрооборудования при помощи постоянной диагностики и контроля состояния оборудования с выдачей удобных для восприятия цифробуквенных сообщений о его текущем состоянии;

- сокращение времени поиска и устранения неисправностей приводов и систем управления станом за счет обеспечения электриков оперативной информацией о состоянии электроприводов и электрооборудования стана;

- повышение культуры управления производством, улучшение условий труда и информированности оперативного и производственного персонала;

- создание условий для последующего развития системы (управление цифровыми приводами, измерение диаметра, толщины стенки, температуры, длины гильзы);

повышение комфортности работы оператора-технолога, быстрая перенастройка системы при смене сортамента.

1.3. Разработка технического задания на проект

1.3.1. Наименование и область применения

Настоящее техническое задание распространяется на проект модернизации системы управления прошивным станом трубопрокатного агрегата ТПА-140.

1.3.2. Основания для разработки

Проект разрабатывается на основании задания на выполнение дипломного проекта и учебного плана по специальности 210200 “Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)”.

1.3.3. Цель и назначение разработки

Объектом проектирования является системы управления прошивным станом трубопрокатного агрегата ТПА-140.

Цель работы разработка проекта по модернизации действующей системы автоматического управления

1.3.4. Источники разработки

-Технологический процесс.

-Действующие схемы существующей системы автоматического управления.

-Техническое описание АСУТП ТПА 140 "Уралчерметавтоматика".

1.3.5. Технические требования

Вся система САУ-ПС должна являться стандартным программируемым средством автоматизации, и предназначена для круглосуточной работы в условиях трубопрокатного производства.

Технические требования к электрооборудованию. Система САУ-ПС должна быть двухуровневой, многофункциональной, информационно-управляющей системой реального времени, реализованной с использованием оборудования и программного обеспечения фирмы Siemens, принятого как стандартное средство автоматического управления в цехе Т-2.

Система должна быть открытой, допускающей возможность функционального расширения с учетом перспектив развития и адаптации к изменяющимся технологическим условиям.

Система должна включать в свой состав все имеющиеся функции действующей САУ и дополнительные функции - ведения и использования библиотеки программ прокатки обкатного стана; контроля технологических параметров; контроля положения трубы в стане; отображения технологического процесса, функции мониторинга отдельных параметров технологического процесса и действий оператора, функции генерации сообщений (аварийных, предупреждающих и действий оператора) и другое.

1.3.6. Условия эксплуатации

температура окружающего воздуха в диапазоне (от -12 до 45)

относительная влажность от 10 до 80 %

атмосферное давление от 84 до 107 кПа

запыленность не более 5 мг/м3

наличие помех от магнитных полей не должны превышать значения 250 мВб/м2

напряжение питания трехфазным переменным током должно быть в пределах:

частота питающей сети должна быть 502 Гц

1.3.7. Режимы работы объекта

Входными параметрами системы управления являются дискретные сигналы с пульта управления, сигналы с датчиков. Выходными параметрами являются сигналы управления приводами механизмов станка, пускатели, а также индикация на пульте оператора.

автоматический режим – работа стана в автоматическом режиме в соответствии с параметрами установленными на панели оператора;

ручной режим – управление станом осуществляется вручную, при помощи кнопок и переключателей

1.3.8. Стадии и этапы разработки

Получение задания на создание системы управления.

Сбор документации и анализ существующей системы управления.

Разработка структуры системы управления.

Выбор технических средств системы управления.

Разработка схемы подключения устройства управления.

Разработка программного обеспечения.

Оформление расчетно-пояснительной записки.

Оформление графической части дипломного проекта.


^ 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

2.1 Разработка структурной схемы системы управления.

Структурная схема системы управления прошивным станом приведена в графической части проекта.

В соответствии с требованиями технического задания разрабатываем систему на основе современного средства автоматизации – контроллера.

Для реализации построения системы автоматического управления предлагается использовать программируемый контроллер Simatic S7-400 фирмы Siemens. Это крупная процветающая фирма, которая является надёжным партнёром ОАО «СинТЗ». Она гарантирует высокое качество и надёжность поставляемой ей аппаратуры, единственным недостатком которой является высокая цена.

S7-400 имеет следующие особенности:

а) Широкий спектр CPU;

б) Широкий спектр модулей;

в) CPU в различных классах мощности;

г) Встроенная шина на обратной стороне модулей;

д) Через многоточечный интерфейс (MPI), PROFIBUS и промышленную сеть можно объединить в сеть и многое другое.

Информация о положении заготовки, гильзы в стане, о положении механизмов будет собираться датчиками. С датчиков дискретные сигналы будут поступать на входные модули контроллера находящегося в 4ША. Контроллер посредством дискретных сигналов через выходные модули согласно заданному в программе алгоритму будит воздействовать на технологический процесс с помощью промежуточных реле которые в свою очередь будут включать и отключать соответствующий пневмо- или электропривода.

В системе будет предусмотрена возможность ручного и автоматического режимов работы механизмов стана. Выбор режимов осуществляется с ключей управления пульта автоматики 5ПА. С этих же ключей производиться и ручное управление механизмами. Дискретные сигналы предлагается передавать в систему с помощью полевой шины ProfibusDP, посредством установленного в пульту модуля децентрализованной периферии ЕТ200.

Для ввода значений технологических параметров будет служить панель оператора. С контроллером данная панель будет так же связана с помощью полевой шины ProfibusDP.
2.2 Выбор основных технических средств системы управления

2.2.1 Общая часть

Для реализации построения системы автоматического управления предлагается использовать программируемый контроллер Simatic S7-400 фирмы Siemens. Это крупная процветающая фирма, которая является надёжным партнёром ОАО «СинТЗ». Она гарантирует высокое качество и надёжность поставляемой ей аппаратуры, единственным недостатком которой является высокая цена.

S7-400 имеет следующие особенности:

а) Широкий спектр CPU;

б) Широкий спектр модулей;

в) CPU в различных классах мощности;

г) Встроенная шина на обратной стороне модулей;

д) Через многоточечный интерфейс (MPI), PROFIBUS и промышленную сеть можно объединить в сеть и многое другое.

2.2.2 Контроллер

Контроллер SIMATIC S7-400 применяется во всём мире в различных областях и используется для разнообразных целей. Он построен по модульному принципу, причём, различные функции автоматизации реализованы в нём с помощью различных модулей. Таким образом, можно собрать S7-400 полностью приспособленным к заданным потребностям. Система предлагает богатую палитру устройств программирования, диагностики и визуализации. Язык программирования STEP-7 и обширный набор программного обеспечения облегчает работы по программированию.

Программируемый контроллер S7-400 может использоваться для всевозможных промышленных целей. Несмотря на многообразие задач автоматизации, S7-400 будет являться оптимальным решением для любой из них, будь то простейшее управление или задача комплексного регулирования.

2.2.3 Процессор

Сердцем любой системы базирующейся на контроллерах является процессор. Поэтому к его выбору должно уделяться большое внимание.

Из линейки процессоров S-400 выбираем CPU 416-2DP. Это центральный процессор с большим объемом памяти программ, способный обслуживать разветвленные конфигурации ввода-вывода.

Большая его мощность необходима для возможности расширения функций системы в будущем. К примеру, управление вспомогательными приводами или управление главным приводом. Кроме того, данный процессор планируется в качестве дополнительной функции «нагрузить» еще и учетом количества и длинны гильз и заготовок.




Рисунок 2.1 Процессор CPU 416 2DP

Технические характеристики: CPU 416 2DP характеризуется следующими показателями:

Память пользователя объемом 1,6 Мбайт; Расширенный объем памяти, загружаемой памяти, скоростной памяти для выполнения секций программы. Гибкое расширение; подключение до 32 модулей (4-рядная конфигурация). Встроенный MPI интерфейс позволяет устанавливать одновременно до 4 статических и до 8 динамических связей с S7-300/400 или до 4 статических связей с программаторами, компьютерами и панелями оператора. Из всех статических соединений одно резервируется для связи с программатором и одно для связи с панелью оператора.

Переключатель режимов работы; переключение режимов может производиться только специальным ключом. Удаление ключа ограничивает доступ к содержимому памяти контроллера.

Парольная защита. Она обеспечивает авторизованный доступ к программе

Диагностический буфер. Он хранит 1024 последних сообщений об отказах и прерываниях, которые могут быть использованы для диагностических целей

Необслуживаемое сохранение данных. Центральный процессор способен сохранять данные без использования буферной батареи (NVRAM)

Резервирование программы с помощью карты памяти. Объем карты памяти (FEPROM) может достигать 15 Мбайт

Часы реального времени. Диагностические сообщения центрального процессора могут сопровождаться выдачей даты и времени их формирования.

Встроенные коммуникационные функции;

1. PG/OP функции связи

2. Стандартные функции S7 связи MPI/PROFIBUS

3. S7 функции связи (только сервер)

2.2.4 Источники питания

Из трех возможных источников серии PS 407 выбираем самый «слабый» - 4А. Этого тока будет достаточно для питания процессора.

Для питания модулей и снабжением всей системы постоянным напряжением 24В выберем мощный хорошо зарекомендовавший себя источник серии SITOP на 40 А.



Рисунок 2.2 Источник питания PS 407 4А

2.2.5 Модуль ввода

Системой используются сигналы с 20 различных дискретных датчиков. Поэтому будет достаточного одного 32 разрядного дискретного модуля. SM421. (Рисунок 3.4) Тип входного сигнала DC, 24В. Входное напряжение логической единицы: 13 – 30В, логического нуля: 0 – 5В. Входной ток при сигнале «1» от 6 до 8 мА. Время задержки ввода 3 мс.



Рисунок 2.3 Модуль ввода SM421

Рисунок 2.4 Модуль вывода SM422
2.2.6 Модуль вывода

Контроллер будет управлять работой 25 механизмов. Причем двадцать один из них двухпозиционного управления, а пять трехпозиционного. Отсюда можем вычислить количество необходимых выходов – 30. Поэтому будет достаточного одного 32 разрядного дискретного модуля SM422. (Рисунок 3.4)

Выходной ток при сигнале «1»:

номинальное значение 0,5 A;

допустимый диапазон от 5 мА до 0,6 A.

Максимальная частота включения 100 Гц.

2.2.7 Датчики

2.2.7.1 Фотоэлектрические датчики

Снятые с производства датчики ФГ-13 предлагается заменить на ФГ-122 производства того же объединения НПП «УРМА». Опытная эксплуатация этих датчиков проходит в цехе с мая месяца. Кроме того, релейный выход датчика не требует дополнительного согласования с модулем.

2.2.7.2 В качестве индуктивных датчиков предлагается продолжить эксплуатацию датчиков ИМТ-5.

2.2.8 Усиливающие элементы.

Выхода модулей контроллера могут отдавать в нагрузку токи только до пол ампера. А воздушные вентили ВВ-32 потребляют номинальный ток до 1 ампера. Поэтому существует необходимость в усиливающих элементах. В качестве таких устройств предлагается использовать реле. Кроме того реле развяжут выхода контроллера от силовых цепей.

Современные реле фирмы Finder при своих небольших габаритах позволяют переключать довольно большие нагрузки до 20А. В качестве таких реле выбираем реле с каталожным номером 405 290 24 (ток нагрузки до 10 А). В комплекте с реле поставляется колодка, имеющая защитный модуль со светодиодом.
2.2.9 Пульт автоматики 8ПА

Пульт будет содержать:

а) интерфейсный модуль – модуль децентрализованной периферии, предназначенный для связи пульта автоматики с контроллером посредством промышленной сети Profibus-DP. Отказ от электрических связей между шкафом автоматики и пультом посредством кабеля, прежде всего, связан с тем, что при таком виде коммутации наладку оборудования и программы можно произвести вне монтажной зоны. А в условиях ограниченности времени на монтаж новой системы это является главным фактором. Так же упрощается и ускоряется сам монтаж пульта на месте – отпадает необходимость расключения кабелей.



Рисунок 2.5 Станция децентрализованной периферии ЕТ200М

б) Модули ввода необходимые для снятия сигналов с ключей управления и доставки этих сигналов через интерфейсный модуль до процессора.

в) Ключи управления и кнопки, с помощью которых оператор воздействует на режимы работы стана и механизмов.

г) Ключ-бирку, кнопку-грибок для организации безопасных работ при остановке системы и быстрого отключения работы системы при возникновении аварийных ситуаций.

д) панель оператора, через которые меняются настройки технологических параметров программы.

Выбор:

а) В качестве интерфейсного модуля предлагается IM 153-1(ET200M) входящий в линию семейства S-300, соответственно в качестве модулей ввода предлагаются модули SM322, а в качестве местного источника питания- PS307 5A, которого хватит и для того, что бы запитать входные модули. Модули S-300 по сравнению с модулями S-400 занимают значительно меньшее место и хорошо поместятся вместе со всей профильной шиной в нижней части пульта. Так как системой используются 56 сигналов с ключей управления, для станции децентрализованной периферии будет достаточно двух модулей.

б) Ключи управления, кнопки, ключ-бирку кнопку-грибок выбираем из стандартных средств SIMENS серии 3SB. Дальнейшее каталожное обозначение элементов будет зависеть от тех технических функций, которые они выполняют. К примеру, кнопка грибок красного цвета с поворотным расклиниванием будет заказываться под каталожным номером 3SB3500-1HA20. Кроме того, при выборе ключей управления учитывается то, что в цехе эксплуатируются ключи с «пистолетной» рукояткой.
2.2 Разработка и расчет электрической схемы

Для питания системы используется трехфазное переменное напряжение 380 Вольт, поданное с 12КТП на вводный автомат QF. Далее этим напряжением запитывается через автомат SF2 и контакты пускателя KM1 источник питания G1.

Шкаф автоматики 4ША.

Данный источник постоянного тока вырабатывает стабилизированное напряжение 24 Вольта и способен отдавать в нагрузку до 40 А. Его напряжением через автоматы SF4,SF5,SF6 запитываются входные/выходные модули, датчики и контакты реле через которые исполняющие устройства подключаются к этому же напряжению.

Для питания процессора CPU416-2DP используется свое стабилизированное напряжение от источника A1 – PS 407 A. Он запитан однофазным переменным напряжением 220 Вольт через автомат SF1.

Розетка XS1 запитывается через автомат SF3 и служит для возможности работы с программатором в шкафу автоматики.

Пускатель КМ1 служит для коммутации с переменным напряжением сорокаамперного источника, без которого ни одно исполняющее устройство не будет включено. Подача напряжения на обмотки пускателя осуществляется с кнопки SB2. Контакты КМ1 осуществляют самоподхват пускателя. Цепь запитки КМ1 можно разорвать, тем самым отключив источник и обесточив управляющие цепи. Это происходит аварийно при нажатии кнопки грибка SB1 с заклиниванием или планово когда ключ-бирка SA1 изымается при проведении ремонтных работ.

Сигналы с фотодатчиков D43-D52 поступают на модуль ввода A4 c адресом в системе от Е0.0 до Е1.2. Адреса до Е2.0 оставляем в качестве резервных, так как существует возможность установки дополнительных фотодатчиков.

Сигналы от остальных датчиков подаются на адреса c Е2.0.

С модуля вывода А3 управляющий сигнал соответствующего адреса подается на обмотку коммутирующего реле K1-K32. Своими контактами реле подключает исполнительное устройство через предохранительный клеммник XF1 к напряжению плюс 24В. Исполняющие устройства другой своей стороной обмотки «посажено» на минус 24 В. Обмотки коммутирующих реле обвязываются диодом и светодиодом размещенных в одном модуле, который идет вместе с поставкой реле. Светодиод служит для индикации подачи на обмотки реле напряжения, а диод служит для защиты транзисторного выхода модулей вывода от возникающих обратных токов в обмотках реле. Обмотки исполнительных устройств также обвязываются диодами с помощью специальных клеммников XV1.

Пульт управления 5ПА

Компоненты пульта управления 5ПА питаются стабилизированным постоянным напряжением 24 вольта. Это напряжение обеспечивается источником А1, входящим в состав станции децентрализованной периферии ЕТ200М. С этого источника запитаны через автомат SF2 модули ввода А3, А4, ключи управления SA, кнопки SB интерфейсный модуль IM153-1 A2 и панель оператора OP1 через автомат SF3.

Шайбы ключей управления и контакты кнопок с одной стороны находятся под напряжением +24 Вольта. И при замыкании шайб ключей и контактов кнопок это напряжение попадает на входы модулей ввода. Тем самым система определяет положение ключей управления.

2.4. Разработка панели оператора.

В качестве панели оператора выбираем OP270 SMATIC HMI. Выбор данной панели, прежде всего, обусловлен тем что, данные панели уже эксплуатируются в цехе и хорошо себя зарекомендовали со всех сторон. Так же при заказе данной панели не потребуется заказа резервной, так как резервная панель OP270 уже имеется в цехе. Кроме того, данная панель соответствует всем предъявляемым требованиям по защищенности (IP65 с лицевой стороны) так как место ее установки непосредственно пульт управления, где содержание железосодержащей пыли и агрессивных веществ в воздухе повышено. Рисунок 2.6



Рисунок 2.6 Панель оператора OP270

В качестве монтажных элементов предлагается остановиться на продукции фирмы RITTAL. В ее арсенале присутствуют все необходимые монтажные конструктивы. От составных пультов до зажимных кабельных профилей.

В качестве шкафа автоматики выбираем шкаф защищенного исполнения IP65 800x1800x400 в комплекте с монтажной панелью. Шкаф будет оснащен обзорной передней дверью с резиновыми уплотнителями.

Пульт автоматики предлагается собрать из составного пульта защищенного исполнения IP65 состоящего из: тумбы 1200х670х400, пульта 1200х200х400, крышки 1200х200.

В заявке требуется заказать необходимое количество кабельных зажимов, две профильные рейки для крепления кабеля.
  1   2   3   4   5



Скачать файл (1403.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru