Меню Услуги

Автоматизация системы диагностики конвейера на предприятии АО «Апатит». Часть 2.

Страницы:   1   2   3

Узнай стоимость написания такой работы!

Ответ в течение 5 минут! Без посредников!

Глава 3. Описание технических средств разработанной САУ смазки подшипников

3.1. Датчики и исполнительные механизмы

Термопреобразователи сопротивления медные ТСМ Метран-243

Для измерения температуры подшипников будем использовать термопреобразователь сопротивления ТСМ Метран-243 [5]. Данный термопреобразователь предназначен для  измерения температуры малогабаритных подшипников и поверхности твердых тел.

В таблице 3.1 приведены основные характеристики ТСМ Метран-243.

Таблица 3.1 – Основные характеристики ТСМ Метран-243

Характеристика Значение
Количество чувствительных элементов 1
НСХ 50М
Класс допуска С
Схема соединений 4-х проводная
Диапазон измеряемых температур -50 … 120°С
Климатическое исполнение У1.1 по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -45° до 60°С;

Т3 по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -10° до 60°С с относительной влажностью до 98% при температуре 35°С

Периодичность поверки не реже одного раза в 2 года
Методика поверки в соответствии с ГОСТ 8.461
Масса не более 0,3 кг
Средний срок службы не менее 5 лет
Гарантийный срок эксплуатации 18 месяцев с момента ввода в эксплуатацию

 

Клапан электромагнитный фирмы SMART серии SA5578

Открытие масляной магистрали для подачи смазки к подшипникам будем использовать клапаны электромагнитные серии SA5578 [6]. Данные клапаны могут использоваться с различными типами смазок.

Основные технические характеристики клапана серии SA5578:

  • размеры – DN 15-50;
  • присоединение: внутренняя резьба – G 3\8″ — 2″;
  • корпус – латунь;
  • материал уплотнения Teflon – нейтральные жидкости и газы, пар, пароводяная смесь от -30 до +185ºС;
  • электромагнитные катушки класс защиты IP65 работают при напряжении переменного тока: AC220В, AC110В; AC24В или постоянного тока: DC24В; DC12В;
  • рабочий перепад давления в трубопроводе: 0.5-25 бар;
  • максимальный перепад давления на клапане до 25 бар;
  • клапан соленоидный нормально-закрытый (без напряжения – закрыт);
  • класс защиты: IP65.

Датчик давления Метран-55

Для контроля давления в системе автоматической смазки будем применять малогабаритный датчик Метран-55 [7], который обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин избыточного (ДИ), абсолютного (ДА) давления, разрежения (ДВ), давления-разрежения (ДИВ) нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал.

Основные технические характеристики датчика Метран-55:

  • погрешность измерений ±0,15; ±0,25; ±0,5%;
  • диапазон перенастройки 10:1;
  • измеряемые среды: жидкость, пар, газ (в т.ч. газообразный кислород);
  • диапазон измеряемых давлений – минимальный 0-0,06 МПа, максимальный 0-100 МПа;
  • выходной сигнал: 4-20, 0-5 мА;
  • температура окружающего воздуха: -40…70°С;
  • исполнения – кислородное; взрывозащищенное (ЕхiaIICT5X, ЕхibIICT5X, 1ExdsIIBT4/H2X);
  • межповерочный интервал – 3 года;
  • степень защиты от воздействия пыли и воды – IP65;
  • внесены в Госреестр средств измерений под №18375-08, сертификат №32479, ТУ 4212-009-12580824-2002 (МП).

Смазочный насос Quiclub P-203

Смазочный насос Quiclub P-203 [8] применяется в системах от 1-2 до 300 точек смазки. Насос работает циклично (работа-пауза). Подаёт смазку консистенции по классу смазки по NLGI 2 при температурах воздуха от — 40°C до +70° C или минеральных масел с минимальной вязкостью 40 mm²/s (cST).

В таблице 3.2 приведены основные технические характеристики насоса Quiclub P-203.

Таблица 3.2 – Основные технические характеристики насоса P-203

Характеристика Значение
Насос
Температура окр. воздуха -40° C до 70° C
Количество выпусков 1,2 или 3
Ёмкость 2 л, 4 л, 8 л
Заполнение через пресс-маслёнку или сверху
Смазочное вещество консистенция класса NLGI 2, минеральные масла с мин. вязкостью 40mm²/s (cST) при 40° C
Степень защиты IP6K
Электроподключение
Входное напряжение 94 — 265 VAC; 47 — 63 Hz
Входной ток 200 m A при 230 VAC
Импульс ток < 30 A
Тип защиты T 1,25 A/250 внтренний
Выходное напряжение 24 VDC +/- 1 %
Ограничение тока кратковременное
Защита от перегрузки да
Защита от холостого хода да
Электродвигатель
Максимальная продолжительность работы 30 минут
Рабочее напряжение 24VDC
Максимальный ток 3 A
Частота вращения 17 об/мин

 

Принцип работы насоса Quiclub 203 изображен на рис.(3.6) и рис.(3.7).  Обозначения на рис.(3.6) и рис.(3.7):

1 – эксцентрик;

2 – поршень;

3 – пружина;

4 – обратный клапан.

Электрический двигатель приводит во вращение эксцентрик 1. Во время работы поршень засасывает смазку из ёмкости. Затем поршень подаёт смазку через распределители к подключенным точкам трения.

При диаметре рабочего поршня 5 мм величина подачи – 2 см³/мин, при диаметре рабочего поршня (стандартный) – 6 мм величина подачи 2,8 см³/мин, при диаметре рабочего поршня 7 мм величина подачи 4 см³/мин.

На рис.(3.8) показана принципиальная схема подключения насоса Quiclub P-203.

Рис. 3.8 – Принципиальная схема подключения насоса Quiclub P-203

 

Обозначения на рис.(3.8):

Узнай стоимость написания такой работы!

Ответ в течение 5 минут!Без посредников!

1 – емкость с мешалкой;

2 – насос;

3 – обратный клапан (предотвращает поступление смазки из магистрали);

4 – предохранительный клапан;

P – магистраль нагнетания;

R – обратная магистраль.

На рис.(3.9) показана схема подключения насоса Quiclub 203 без блока управления.

Рис. 3.9 – Схема подключения насоса Quiclub P-203 без блока управления

 

Спецификация технических средств автоматизации

Спецификация выбранных средств автоматизации приведена в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Спецификация на технические средства автоматизации САУ смазки

Позиция Наименование и техническая характеристика оборудования Тип, марка оборудования Код оборудования,изделия,материала Завод-изготовитель Единица измерения Кол-во  

Масса единицы оборудования,кг

 

Примечание

TT

1-1

TT

1-2

Термопреобразователи сопротивления медные ТСМ Метран-243 ПГ «Метран», Россия, г. Челябинск шт 2 0,3
 

TV

1-1

TV

1-2

Клапан электромагнитный латунный муфтовый двухходовой нормально открытый SA5578 Smart Hydrodynamic Systems шт 2 1,7  

NS

1-1

Смазочный насос P-203 Quicklub шт 1 31
PT

1-1

PT

1-2

Датчик давления

Выход – 4-20 мА

Метран-55 ПГ «Метран», Россия, г. Челябинск шт 2 0,6

 

3.2. Программируемый логический контроллер

ОВЕН ПЛК150

Для управления системой смазки подшипников приводного и хвостового барабанов ленточного конвейера будем использовать программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК150 [9].

Данный контроллер представляет из себя моноблочный контроллер с дискретными и аналоговыми входами/выходами на борту для автоматизации малых систем.

Особенностями ОВЕН ПЛК150 являются:

  • компактный DIN-реечный корпус;
  • дискретные и аналоговые входы/выходы на борту;
  • наличие последовательных портов (RS-485, RS-232) и Ethernet;
  • расширение количества точек ввода/вывода осуществляется путем подключения внешних модулей ввода/вывода по любому из встроенных интерфейсов.

Конкурентными преимуществами ОВЕН ПЛК150 являются:

  1. Отсутствие встроенной операционной системы, что повышает надежность работы контроллеров.
  2. Скорость работы дискретных входов – до 10 КГц при использовании подмодулей счетчика. Большое количество интерфейсов на борту: Ethernet, последовательных порта.
  3. Расширенный температурный диапазон работы: от –20 до +70 С.
  4. Встроенный аккумулятор, позволяющий «пережидать» пропадание питания: выполнение программы при пропадании питания и перевод выходных элементов в «безопасное состояние».
  5. Встроенные часы реального времени.
  6. Контроллер поддерживает работу с нестандартными протоколами по любому из портов, что позволяет подключать такие устройства как электро-, газо-, водосчетчики, считыватели штрих-кодов и т.п.

На рис. (3.11) показана функциональная схема ОВЕН ПЛК150.

Рис. 3.11 – Функциональная схема ОВЕН ПЛК150

 

Общие сведения о контроллере ОВЕН ПЛК150 приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Общие сведения о контроллере ОВЕН ПЛК150

Конструктивное исполнение Унифицированный корпус для крепления на DIN-рейку (ширина 35 мм), длина 105 мм (6U), шаг клемм 7,5 мм
Степень защиты корпуса IР20
Напряжение питания:

ПЛК150-220

90… 264 В переменного тока (номинальное напряжение 220 В) частотой 47… 63 Гц
Потребляемая мощность 6 Вт
Индикация передней панели 1 индикатор питания

6 индикаторов  состояний дискретных входов

4 индикатора состояний выходов

1 индикатор наличия связи с CODESYS

1 индикатор работы программы пользователя

 

В таблице 3.5 приведена информация о ресурсах центрального процессора и памяти ОВЕН ПЛК150.

Таблица 3.5 – Ресурсы ОВЕН ПЛК150

Центральный процессор 32-разрядный RISC-процессор 200 МГц на базе ядра АRМ9
Объем оперативной памяти 8 МВ
Объем энергонезависимой памяти хранения ядра CODESYS, программ и архивов 4 МВ
Размер Retain-памяти 4 кВ
Время выполнения цикла ПЛК Минимальное 250 мкс (нефиксированное), типовое от 1 мс

 

В таблице 3.6 приведена информация о дискретных входах ОВЕН ПЛК150.

Таблица 3.6 – Информация о дискретных входах ОВЕН ПЛК150

Количество дискретных входов 6
Гальваническая изоляция дискретных входов есть, групповая
Электрическая прочность изоляции дискретных входов 1,5 кВ
Максимальная частота сигнала, подаваемого на дискретный вход:

— при программной обработке

— при применении аппаратного счетчика

— при применении обработчика энкодера

 

1 кГц

10 кГ

1 кГц

 

В таблице 3.7 приведена информация о характеристиках дискретных входных сигналов ОВЕН ПЛК150.

Узнай стоимость написания такой работы!

Ответ в течение 5 минут! Без посредников!

Таблица 3.7 – Характеристики дискретных входных сигналов ОВЕН ПЛК150

Модификация контроллера Сигнал, подаваемый на дискретный вход Комментарий
ПЛК150-220 С помощью сухого контакта или ключа, коммутирующего общую клемму дискретных входов и клемму конкретного входа Суммарное сопротивление контакта и линии подключения должно быть не более  100 Ом

 

В таблице 3.8 приведена информация о дискретных выходах ОВЕН ПЛК150.

Таблица 3.8 – Информация о дискретных выходах ОВЕН ПЛК150

Количество дискретных выходов 4 э/м рел
Характеристики дискретных выходов Ток коммутации до 2 А при напряжении не более 220 В 50  Гц и cos j > 0,4
Гальваническая изоляция дискретных выходов есть, индивидуальная
Электрическая прочность изоляции дискретных выходов 1,5 кВ

 

В таблице 3.9 приведена информация об аналоговых входах ОВЕН ПЛК150.

Таблица 3.9 – Информация об аналоговых входах ОВЕН ПЛК150

Количество аналоговых входов 4
Типы поддерживаемых унифицированных входных сигналов Напряжение 0…1 В, 0…10 В, -50…+50 мВ

Ток 0…5 мА, 0(4)…20 мА

Сопротивление 0…5 кОм

Типы поддерживаемых датчиков Термосопротивления:

ТСМ50М, ТСП50П, ТСМ100М, ТСП100П,

ТСН100Н, ТСМ500М, ТСП500П, ТСН500Н,

ТСП1000П, ТСН1000Н

Термопары:

ТХК (L), ТЖК (J), ТНН (N), ТХА (K), ТПП (S),

ТПП (R), ТПР (В), ТВР (А-1), ТВР (А-2)

Разрядность встроенного АЦП 16 бит
Внутреннее сопротивление аналогового входа:

в режиме измерения тока

в режиме измерения напряжения 0…10 В

 

 

50 Ом

Около 10 кОм

Время опроса одного аналогового входа 0,5 с
Предел основной приведенной погрешности измерения аналоговыми входами 0,5 %
Гальваническая изоляция аналоговых входов отсутствует

 

В таблице 3.10 приведена информация об аналоговых входах ОВЕН ПЛК150.

Таблица 3.10 – Информация об аналоговых выходах ОВЕН ПЛК150

Количество аналоговых выходов 2
Разрядность ЦАП 10 бит
Тип выходного сигнала

ПЛК 150-И

ПЛК 150-У

ПЛК 150-А

Ток 4…20 мА

Напряжение 0…10 В

Ток 4…20 мА или напряжение 0…10 В

Питание аналоговых выходов встроенное, общее на все выходы
Гальваническая изоляция аналоговых выходов есть, групповая
Электрическая прочность изоляции аналоговых выходов 1,5 кВ

 

В таблице 3.11 приведена информация о характеристиках встроенных выходных аналоговых элементов ОВЕН ПЛК150.

Таблице 3.11 – Информация о характеристиках встроенных выходных аналоговых элементов ОВЕН ПЛК150

Обозначение на модуле Наименование Характеристики
И Цифроаналоговый преобразователь «параметр – ток 4…20 мА» Сопротивление нагрузки от 0 до 900 Ом
У Цифроаналоговый преобразователь «параметр – напряжение 0…10 В»» Сопротивление нагрузки от 2 кОм
А Цифроаналоговый преобразователь «параметр – ток 4…20 мА или напряжение 0…10 В» Сопротивление нагрузки от 150 до 900 Ом для токового сигнала и свыше 10 кОм для сигнала напряжения

 

В таблице 3.12 приведена информация об интерфейсах связи ОВЕН ПЛК150.

Таблица 3.12 – Информация об интерфейсах связи ОВЕН ПЛК150

Интерфейсы Ethernet 100 Base-T

RS-232

RS-485

Скорость обмена по интерфейсам RS от 4800 до 115200 bps
Протоколы ОВЕН

Modbus-RTU, Modbus-ASCII

DCON

Modbus-TCP

GateWay (протокол CODESYS)

 

В таблице 3.13 приведена информация о поддерживаемых интерфейсах и протоколах связи ОВЕН ПЛК150.

Таблица 3.13 – Информация об интерфейсах и протоколах связи ОВЕН ПЛК150

Протокол Интерфейс Применение
ОВЕН RS-232

RS-485

Поддержка модулей ввода/вывода линейки ОВЕН Мх110.

Работа в сетях ОВЕН совместно с ТРМ2хх

Modbus RTU

Modbus ASCII

RS-232

RS-485

Поддержка модулей ввода/вывода ОВЕН Мх110 и операторских панелей (ОВЕН СП307/СП310), связь со SCADA-системами.
Modbus TCP Ethernet 10/100 Mbps Передача данных на верхний уровень (в SCADA-системы).
DCON RS-232

RS-485

Поддержка модулей ввода/вывода ICP DAS I-7ххх, АDAM
GateWay (протокол CODESYS) RS-232

Ethernet 10/100 Mbps

Программирование контроллера, отладка пользовательской программы.

 

Программирование ОВЕН ПЛК150 осуществляется в приложении CODESYS 2.3.8.1 (и старше) с помощью интерфейса RS-232 или Ethernet.

Контроллеры ОВЕН ПЛК150 позволяют организовать шлюз между приборами с протоколом ОВЕН (RS-485) и промышленными сетями с протоколами Modbus, Modbus TCP, DCON.

Пользователь имеет возможность реализовать в среде программирования CODESYS собственный протокол, не поддерживаемый ОВЕН ПЛК150. В этом случае он может воспользоваться специальной библиотекой, которая открывает низкоуровневый доступ к последовательным портам ОВЕН ПЛК150 (библиотека входит в комплект поставки контроллера).

Назначение светодиодных индикаторов на лицевой панели контроллера ОВЕН ПЛК150

На рис. (3.12) показана схема подключения входов и выходов контроллера ОВЕН ПЛК150.

Рис. 3.12 – Схема подключения ОВЕН ПЛК150-220

 

При подключении аналоговых выходов ПЛК 150 необходимо учитывать, что нагрузочное сопротивление аналогового выхода:

  • R ≤ 900 Ом при выходном сигнале «ток 4…20 мА»,
  • R > 2 кОм при выходном сигнале «напряжение 0…10 В».

Подключение внешнего блока питания для аналоговых выходов не требуется, блок питания встроен в контроллер.

Узнай стоимость написания такой работы!

Ответ в течение 5 минут! Без посредников!

На рис.(3.13) приведена схема подключения датчиков к дискретным входам ПЛК150. Датчик с выходом типа «сухой контакт» подключается к клеммам «0» и «х» соответствующего дискретного входа DI.

Рис. 3.13 – Схема подключения датчиков к дискретным входам ПЛК150

 

На рис.(3.14) показана схема подключения к ПЛК150 дискретных датчиков с полупроводниковым выходным каскадом.

Рис. 3.14 – Схема подключения к ПЛК150 дискретных датчиков с полупроводниковым выходным каскадом

 

На рис.(3.15) приведена схема подключения аналоговых датчиков к аналоговым входам ПЛК150. К клеммам «0» и «х» соответствующего аналогового входа AI могут подключаться датчики с выходом «напряжение» или «ток», также возможно подключение термопары.

Рис. 3.15 – Схема подключения датчиков к аналоговым входам ПЛК150

 

Один из вариантов применения контроллера ОВЕН ПЛК 150 в системах автоматизации показан на рис.(3.16).

По сети RS232 контроллер может связываться с персональным компьютером, например, для разработки программ приложений в среде CoDeSys.

По сети Modbus контроллер может связываться с модулями ввода/вывода, различными измерителями, регистраторами и прочими устройствами, имеющими интерфейс Modbus.

По сети Ethernet контроллер может связываться через Switch с компьютером на котором установлена SCADA-система, с графическими панелями операторского интерфейса и другими устройствами, имеющими интерфейс Ethernet.

Рис. 3.16 – Схема автоматизации на основе ОВЕН ПЛК 150

 

Модуль ввода дискретных сигналов МВ110-16Д

В случае, кода для реализации системы автоматизации будет недостаточно встроенных дискретных входов контроллера ОВЕН ПЛК150, можно использовать модуль ввода дискретных сигналов МВ110-16Д [10].

Прибор МВ110-16Д предназначен для сбора данных со встроенных дискретных входов с передачей их в сеть RS-485.

Встроенные дискретные входы могут работать в режиме счетчиков импульсов частотой до 1 кГц. Прибор МВ110-16Д работает в сети RS-485 по протоколам ОВЕН, ModBus-RTU, ModBus-ASCII, DCON.

Прибор МВ110-16Д не является Мастером сети, поэтому сеть RS-485 должна иметь Мастер сети, например, ПК с запущенной на нем SCADA-системой, контроллер или регулятор.

К прибору МВ110-16Д предоставляется бесплатный ОРС-драйвер и библиотека стандарта WIN DLL, которые рекомендуется использовать при подключении прибора к SCADA-системам и контроллерам других производителей.

Конфигурирование прибора МВ110-16Д осуществляется на персональном компьютере через адаптер интерфейса RS-485/RS-232 или RS-485/USB (например ОВЕН АСЗ-М или АС4) с помощью программы «Конфигуратор М110», входящей в комплект поставки.

Прибор МВ110-16Д отвечает требованиям по устойчивости к воздействию помех в соответствии с ГОСТ Р 51522 для оборудования класса А.

Прибор эксплуатируется при следующих условиях:

  • закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов;
  • температура окружающего воздуха от минус 10 до +55 °С;
  • верхний предел относительной влажности воздуха 80 % при 25 °С  и более низких температурах без конденсации влаги;
  • атмосферное давление от 86 до 106,7 кПа.

По устойчивости к климатическим воздействиям при эксплуатации прибор соответствует группе исполнения В4 по ГОСТ 12997-84. По устойчивости к воздействию атмосферного давления прибор относится к группе Р1 по ГОСТ 12997-84. По устойчивости к механическим воздействиям при эксплуатации прибор соответствует группе исполнения N1 по ГОСТ 12997-84.

В таблице 3.15 приведены основные характеристики прибора МВ110-16Д. В таблице 3.16 – основные характеристики дискретных входов прибора МВ110-16Д.

На рис.(3.18) показана схема подключения прибора МВ110-16Д к датчикам с выходом типа «сухой контакт». На рис.(3.19) – схема подключения прибора МВ110-16Д к датчикам с выходом типа N-P-N с открытым коллектором.

Таблица 3.15 – Основные характеристики прибора МВ110-16Д

Наименование Значение
Потребляемая мощность, ВА, не более 6
Количество дискретных входов 16
Интерфейс связи с компьютером RS-485
Максимальная скорость обмена по интерфейсу RS-485, бит/сек 115200
Протокол связи, используемый для передачи информации ОВЕН; ModBus-RTU;

ModBus-ASCII; DCON

Степень защиты корпуса IP20
Габаритные размеры прибора, мм (63х110х73)±1
Масса прибора, кг, не более 0,5
Средний срок службы, лет 8

 

Рис. 3.18 – Схема подключения прибора МВ110-16Д к датчикам с выходом типа «сухой контакт»

 

Рис. 3.19 – Схема подключения прибора МВ110-16Д к датчикам с выходом типа N-P-N с открытым коллектором

 

Таблица 3.16 – Основные характеристики дискретных входов прибора МВ110-16Д

Наименование параметра Дискретный вход (Д) Дискретный двунаправленный вход (изолированный) (ДН)
Гальваническая развязка дискретных входов Групповая
Электрическая прочность изоляции дискретных входов, В 1500
Максимальная частота сигнала, подаваемого на дискретный вход, кГц 1
Минимальная длительность импульса, воспринимаемого дискретным входом, мс 0.5  (скважность 2 для частоты 1 кГц)
Напряжение питания дискретных входов, В 24±3
Максимальный входной ток дискретного входа, мА, не более 7 8,5 (при напряжении питания входа 27В)
Ток «логической единицы», мА, не менее 4,5
Ток «логического нуля», мА, не более 1,5
Сопротивление контакта (ключа) и соединительных проводов, подключаемых к дискретному входу, Ом, не более 100
Тип датчика дискретного входа Коммутационные устройства (контакты кнопок, выключателей, герконов, реле и т.п.).

Датчики, имеющие на выходе транзисторный ключ n-p-n- типа (открытый коллектор).

Коммутационные устройства (контакты кнопок, выключателей, герконов, реле и т.п.).

Датчики, имеющие на выходе транзисторный ключ n-p-n- типа (открытый коллектор) или p-n-p- типа.


Страницы:   1   2   3