Разработка системы управления испытательного стенда центробежных насосов на предприятии Часть 2

1 2 3

---

 

Глава 2

2.1 Выбор оборудования

Выбор оборудования является одной из важнейших задач при разработке проекта. Для осуществления поставленных задач перед проектом необходимо выбрать качественное и проверенное оборудование, от этого будет зависеть успех выполнения проекта, его правильная работоспособность. В основном, выбор сводится к оценке ряда показателей, характеризующих конкретные условия эксплуатации, и сопоставлению их с параметрами электрооборудования. В современных условиях это выполняется с помощью современного электрооборудования таких как ПЛК, операторская панель и др.

2.1.1 Операторская панель

Для управления насосной станцией требуется операторская панель. Она служит для запуска и останова оборудования, выбора режимов работы, введения новых рецептур, наблюдения за ходом процесса, отображения сообщений о неполадках и авариях, архивации и протоколирования данных технологического процесса.

По степени возрастания сложности, панели можно условно расположить в следующем виде:

• Кнопочная панель — управление осуществляется при помощи физических кнопок, а отображение информации в виде индикаторов, либо ЖК дисплея;
• Текстовый дисплей — операторская панель с отображением информации в виде текста или мнемосхем. В зависимости от типа и сложности устройства, программа может храниться и выполняться как в самой панели оператора, так и в промышленном контроллере;
• Графическая панель — операторская панель с графическим дисплеем;
• Сенсорная панель — операторская панель с сенсорным (чувствительным к нажатию) дисплеем. Обычно не имеет кнопок. Может быть, как текстовой, так и графической;
• Панельный промышленный компьютер (Панельный ПК, англ. Panel PC) — по своему внутреннему устройству и производительности максимально приближен к современным персональным компьютерам, но часто обладает специальными интерфейсами для подключения промышленных сетей, а также высокую степень защиты от неблагоприятных условий (влажности, ударов, вибрации и т.д.).

Проекту подходит сенсорная панель. Для испытаний потребуется ввод данных в операторскую панель, которая позволяет это сделать. Панель оператора исключает необходимость установки большого количества кнопок, индикаторов, переключателей, табло, и занимает при этом очень мало места, получается своего рода многофункциональный операторский пульт. Для стенда понадобится сенсорная панель, наличие интерфейса передачи данныхRS-485 или Ethernet для подключения к ПЛК, поддержка Modbus, стабильная работа системы и недорогая цена. Ниже приведены характеристики нескольких операторских панелей Таблица 1

Таблица 1 – сравнение технических характеристик операторских панелей

 

Продолжение таблица 1.

Из представленных выше операторских панелей, по соотношению характеристик, качества и ценовой категории, для данного проекта наиболее подходящей является ОВЕН СП307-Р.

 

Рисунок 4. Внешний вид операторской панели ОВЕН СП307-Р

В таблице 2 представлены технические характеристики операторской панели ОВЕН СП307-Р[6]

Таблица 2 — Технические характеристики Операторская панель ОВЕН СП307

 

Продолжение работы 2.

Была выбрана операторская панель ОВЕН СП307-Р. У нее 7-ми дюймовый экран, что обеспечит комфортную работу оператору. Есть последовательный интерфейс передачи данных RS-485, при помощи которого будет установлена связь с ПЛК. Поддержка Modbus (RTU, ASCII, Master, Slave). Панель оператора представляет собой устройство класса «человеко-машинный интерфейс», предназначенное для загрузки управляющей программы (проекта) функционирования ПЛК или др. приборов, к которым подключается панель мониторинга функционирования и редактирования значений параметров функционирования. Она позволяет отображать на экране ход выполнения технологического процесса и редактировать значения параметров, отвечающих за функционирование системы. Используется ПО «Конфигуратор СП300» для разработки программы совершенно не обязательно обладать знаниями в области программирования.

2.1.2 Программируемый логический контроллер

Контроллер — это мозг машины. Чем сложнее машина, тем функциональнее контроллер. Технически, реализация мозга может быть разной – механика, пневматика (либо гидравлика), релейные или электронные системы.

Если в конструкции используются реле или решения с «жесткой» логикой, то машина может выполнять только определенные действия, научить машину другим операциям нельзя без вмешательства в ее техническую часть. Такие функции имеют только программируемые логические контроллеры или ПЛК.

Контроллер ПЛК — управляющее устройство на основе микропроцессоров, которое приспособлено к работе на производстве. Устройство программируется на упрощенных языках, доступных пользователю без серьезной подготовки.

Для стенда понадобится ПЛК с небольшим количеством входов и выходов. Понадобятся дискретные и аналоговые входа и выходы. Наличие интерфейса передачи данных RS-485, для подключения другого оборудования, удобная и понятная среда программирования, открытый коммуникационный протокол Modbus и недорогая цена.

Ниже приведены характеристики нескольких программируемых логических контроллеров. (Таблица 3

 

Таблица 3 — Сравнение технических характеристик ПЛК

Из представленных выше программируемых логических контроллеров, по соотношению характеристик, качества и ценовой категории, для данного проекта наиболее подходящей является ОВЕН ПЛК150. Легко подключается к выбранной операторской панели той же фирмы ОВЕН

 

 

 

Рисунок 5. Внешний вид программируемого логического контроллера ОВЕН ПЛК150-220

Технические характеристики ОВЕН ПЛК150-220[7]

• кол-во входов/выходов – 16,
• количество дискретных входов – 6,
• количество дискретных выходов — 4,
• количество аналоговых входов – 4,
• количество аналоговых выходов – 2,
• интерфейсы связи — Ethernet;RS-232;RS-485,
• протоколы — Modbus-RTU, Modbus-ASCII, Modbus-TCP,
• номинальное напряжение питания — 90…264 V пер. ток.

Прибор является моноблочным контроллером Российской фирмы ОВЕН. Оснащен, аналоговыми и дискретными входами/выходами (AI/DI/DO/AO). Предназначен, для регулирования температуры и других физических параметров. Используется для автоматизированного управления малыми и средними объектами, а также для создания систем диспетчеризации.

Данный ПЛК будет хорошо смотреться с операторской панелью той же фирмы ОВЕН и не составит большого труда установить связь между ними.  Большое количество интерфейсов, работающих независимо друг от друга: Ethernet, последовательные порты (RS-485, RS-232). 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.

2.1.3 Расходомер

Расходомер — прибор, измеряющий объёмный расход или массовый расход вещества, то есть количество вещества (объём, масса), проходящее через данное сечение потока, например, сечение трубопровода в единицу времени.

Рисунок 6.Внешний вид расходомераUS800

Ультразвуковой расходомер-счетчик предназначен для измерения среднего объемного расхода и объема жидкостей, протекающих в одном или двух напорных трубопроводов. US800 измеряет расход на основе измерения времени распространения импульсов ультразвукового колебания через двигающуюся жидкость. Разность между временем распространения ультразвуковых импульсов в прямом и обратном направлениях, относительно движения жидкости, пропорциональна скорости ее потока. В таблице 4 представлены технические характеристики расходомера US800. [8]

 

Таблица 4 — Технические характеристики расходомера US800

2.1.4 Преобразователь частоты

Преобразователь частоты — электротехническое оборудование для регулирования частоты переменного напряжения. Основная сфера применения таких устройств – крутящийся момент электрических машин и изменение частоты вращения. Принцип управления и регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения. Асинхронные электродвигатели широко используются в качестве приводов промышленного оборудования, регулирующей арматуры, насосных агрегатов и других устройств. Основными недостатками этих электрических машин являются — постоянная скорость вращения и большие пусковые токи. При помощи частотных преобразователей, возможно, устранить эти недостатки и существенно расширить сферу применения электродвигателей переменного тока. Для этого нам понадобится ПЧ мощностью 15 кВт, наличие интерфейса передачи данныхRS-485 для подключения к ПЛК и с точной регулировкой скорости. В качестве преобразователя частоты, для решения поставленной задачи, можно использовать фактически любую модель, представленную на рынке. Все они могут обеспечить работу с разными скоростями. Был выбран Преобразователь частоты фирмы  Danfossмодели VLTMicroDriveFC 51

Рисунок 7. Внешний вид преобразователя частоты VLT Micro Drive FC 51

Частотные преобразователи VLT MicroDrive FC51 — компактные, универсальные, высокопроизводительные и надежные преобразователи частоты. Частотные преобразователи VLT MicroDrive FC51 превосходно подходят для комплексной автоматизации, повышают энергоэффективность и производительность. Серия FC-051 широко нашла свое применение в системах водоснабжения, вентиляции, конвейерах и др. Несмотря на свои малые размеры и простоту ввода в эксплуатацию, серия VLT MicroDrive может быть настроена на выполнение сложных задач.В таблице 5 представлены технические характеристики VLT MicroDrive FC 51. [9]

Таблица 5 — Технические характеристики Преобразователь частоты VLT Micro Drive FC 51

Продолжение таблицы 5.

2.1.5 Блок питания

Блок питания предназначен для питания напряжением 24 В ПЛК, датчика давления и операторской панели. Был выбран блок питания фирмы MEANWELL модели EDR-120-24. В таблице 6 представлены технические характеристикиMEANWELLEDR-120-24 [10]

Рисунок 8.Внешний вид блока питания MEANWELLEDR-120-24

Таблица 6 – Технические характеристики Блока питанияMEANWELLEDR-120-24.

2.1.6 Датчик давления 

Преобразователь избыточного давления ПД-Р предназначен для пропорционального преобразования избыточного давления жидкостей, паров и газов в стандартный выходной сигнал постоянного тока.

Рисунок 9. Внешний вид датчика давления ПД-Р

 

В таблице 7 представлены технические характеристики ПД-Р[11]

 

 

Таблица 7 — технические характеристики датчика давления ПД-Р

 

Заказчиком было предоставлено следующие оборудование:

• панель оператора Weintek MT8050iE,
• ПЛК Pixel 1211,
• преобразователь частоты VLT Micro Drive FC 51,
• расходомер US800,
• блок питания mean well model — Dr-100-24(2 шт.)
• датчика давления ПД-Р

---

1 2 3