Автоматизация стекловаренной печи

 

Модули ввода-вывода МВВ

Модули используются в процессорной архитектуре контроллера. Самостоятельного применения не имеют.

Модули ввода-вывода МВВ, разгружая вычислительные мощности БЦП, выполняют следующие функции:

• Управление аппаратурой ввода-вывода;
• Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов;
• Предварительная обработка сигналов: устранение дребезга дискретных входов, фильтрация, линеаризация и корректировка;
• Учет калибровочных коэффициентов аналоговых входов;
• Автономное управление поведением выходных каналов при включении и в различных аварийных ситуациях;
• Непрерывная диагностика и вывод сообщений об обнаруженных ошибках;
• Выполнение команд от БЦП, пульта настройки PN1 или программы <<Конфигуратор>>.

 

Измерение давления.

Измерение давления, разрежения в печи осуществляем с помощью интеллектуального датчика Метран-100.

Датчик предназначен для точного измерения давления жидкостей, газов и паров в различных отраслях промышленности: газовой, нефтяной, химической, металлургической, на объектах тепловой и атомной энергетики и др.

Метрологические характеристики:

- В метрологии допускаемая основная  приведенная погрешность ±0,1%,  ±0,15, ±0,25, ±0,5

- Динамический диапазон 25:1

- Дополнительная температурная погрешность от ±0,09%/10°С

- Дополнительная погрешность от  изменения статического давления (в зависимости от модели) до  ±10кПА, до ±0,04%/1 МПа

- Диапазоны измерения давления  для автоматизации производства

- Диапазоны измеряемого избыточного давления от 0 до 0,04 кПа – 100 МПа

- Диапазоны измеряемой разности  давления от 0…0,04 кПа – 160МПа

- Пределы статического давления  до 40 МПа

- Низкопредельные датчики давления  ВПИ от 0,04 кПа

- Многопредельность: стандартные  по ГОСТ и нестандартные пределы измерения

- Температура окружающего воздуха  до -50°С. До -40°С сохраняется работоспособность  ЖКИ – нет аналогов в мире!

- Климатическое исполнение ТВ1 для работы в условиях влажных  тропиков (температура от 1 до 70°С).

Исполнения датчиков:

- Взрывозащищенное

- Искробезопасная электрическая  цепь “Ex” – 1ExiaIICT5X, 1ExibIICT5x

- Взрывонепроницаемая оболочка  “Bн” – ExdsIIBT4/H2X

- Кислородное К

 

- Коррозионно-стойкое (Метран-49)Д

- Ля атомной энергетики АС

- КИП датчики давления Метран-100

Виды выходного сигнала:

- унифицированный аналоговый сигнал  постоянного тока 4-20 мА, 0-5 мА, 0-20 мА

- унифицированный аналоговый сигнал  постоянного тока с наложенным  цифровым 4-20 мА +HART

- цифровой сигнал по интерфейсу RS 485

Электрическое питание датчиков:

- 12-42 В (4-20 мА)

- 22-42 В (0-5 мА)

- 22-42  В (0-20 мА)

Надежность:

- Средний срок службы: 12 лет

- Средняя наработка датчиков  на отказ: 150000 часов

- Межповерочный интервал: 3 года

- Гарантийные обязательства: 3 года.

Основой сенсорных блоков датчиков является пьезорезистивный чувствительный элемент с монокристаллической структурой кремния на сапфире. Электронное устройство датчика преобразует изменение электрических сопротивлений в стандартный аналоговый сигнал постоянного тока и/или в цифровой сигнал в стандарте протокола HART.

В памяти сенсорного блока хранятся в цифровом формате результаты предварительных измерений выходных сигналов сенсора во всем рабочем диапазоне давлений и температур. Эти данные используются микропроцессором для расчета коэффициентов коррекции выходного сигнала при работе датчика. Цифровой  сигнал сенсорного блока вместе с коэффициентами коррекции поступает на вход электронного преобразователя, микропроцессор которого корректирует этот сигнал по

температуре и линеаризует его. На выходе электронного блока скорректированный сигнал преобразуется из цифрового формата  в стандартный  выходной сигнал.

Датчик «Метран – 100» с  HART – протоколом обладают всеми свойствами аналоговых датчиков, но имеют более широкий набор дополнительных возможностей по удаленной настройке, диагностике и конфигурированию. Дистанционное управление параметрами датчика (диапазон, единицы измерения и т.д. ) осуществляется  посредством  ручного HART – коммуникатора модели «Метран – 650» или с персонального компьютера через модем HART / RS 232, при этом датчик может быть удален на расстояние до 3000 м.

     В датчиках «Метран  – 100» реализовано 25 универсальных  команд, в частности, калибровки  аналогового выхода 4-20 мА, перенастройки  диапазона, смены единиц измерения и т.д., а также 3 специальные команды: калибровки по двум точкам  ( верхний и нижний предел измерений) и расширенной диагностики состояния датчика.

     Датчики давления  «Метран – 100» зарегистрированы  в государственном реестре средств  измерений за № 22235 – 01 и допущены к применению в РФ.

 

Измерение уровня.

Нейтронные датчики измерения уровня Метран Rosemount 5400 применяются для измерения уровня агрессивных и высокотемпературных жидкостей.

В зависимости от выполняемых функций выпускаются в нескольких модификациях.

Нейтронный датчик Метран Rosemount 5400:

- применяется для непрерывного  измерения уровня;

- прибор работает  по принципу  приёма отраженного нейтронного  луча от поверхности;

 

- позволяет измерять уровень  в аппаратах с толщиной стенки до 7,5 см;

- выходной унифицированный сигнал 4-20мА

- напряжение питания  24В постоянного тока;

- погрешность измерения  0,5%.

 

Измерение расхода.

Расходомер Метран – 350 (совместное производство с компанией Emerson Process Management) предназначен для работы в системах

автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.  А также в системах коммерческого учета жидкостей пара и газов.

Основные преимущества:

- Простая установка в трубопровод  через одно отверстие;

- Установка в трубопровод без  остановки процесса (специальная  конструкция);

- Минимальная вероятность утечек  измеряемой среды;

- Более низкие потери давления  и меньшие длины прямолинейных  участков по сравнению с расходомерами на базе сужающих устройств;

- Существенное сужение стоимости  монтажа и обслуживания благодаря  интегральной конструкции;

- Лёгкость взаимодействия с  существующими контрольными системами  или вычислителями расхода посредством интеллектуального протокола коммуникаций HARTRZ и Modbus;

- Простота перенастройки динамического  диапазона;

- Высокая надёжность, отсутствие  движущихся частей;

Основные технические характеристики Метран – 350:

Параметр	Значения
Измеряемая среда	Жидкость, газ, пар
Температура измеряемой среды	От -40 до +400°С
Температура  окружающей среды	От -40 до +70°С
Допустимое давление	До 25 МПа
Диаметр трубопровода, Ду, мм	:50:1820 (для Annubar 485); 12,5:50 (для Annubar Diamond II+)
Взрывозащита	EхdIICT (1C)
Пределы основной допускаемой относительной погрешности измерений массового (объемного) расхода	До + 1%
Напряжение питания (DC)	24 В
Межповерочный интервал	2 года
Гарантийный срок	24 месяца
Выходные сигналы	4-20 м А + Hart
Средний срок службы	10 лет

 

Принцип действия Метран – 350 основан на измерении расхода и количества среды ( жидкости, газа, пара) методом переменного перепада давления с использованием осредняющих напорных трубок (далее сенсор) моделей Annubar Diamond II+ (4 поколение) и Annubar 485 (5 поколение) на которых возникает перепад давлений,  пропорциональный расходу.  Сенсор устанавливается перпендикулярно направлению потока, пересекая его по всему сечению. Сенсор Annubar Diamond II+ имеет ромбовидную форму профиля, разделенная на две камеры, в которых расположены отверстия. Отверстия на передних гранях и камера р1 воспринимает давление торможения, а отверстия на противоположных гранях и камера р2  воспринимает давление разрежения. Сенсор Annubar 485 имеет Т-образную форму профиля, что, в отличии от других сенсоров, обеспечивает более стабильную  фиксированную точку отрыва потока измеряемой среды и более стабильную зону разрежения за сенсором. На передней поверхности

расположены щелевые пазы с камерой р1, которые осредняют скорость измеряемой среды и воспринимают давление торможения. Отверстия на противоположных гранях и камера р2 воспринимает давление разрежения

 

Измерение температуры.

      Для измерения температуры в печи выбираю пирометр стационарный высокотемпературный ПСВ-1.

      Назначение  - для бесконтактного измерения температуры.

      Диапазон измерения 800-2000 ° С.

      Приведенная погрешность – 0,5 %

      Выходной сигнал – 0-5 м А.

      Питание  - 220 Вт; 50Гц.

      Потребляемая мощность – 2,3 Вт.

      Температура воздуха, окружающего головку – 90+120 ° С.

Состав: пирометрическая головка и узел преобразования с токовым выходом.

      Завод  изготовитель   -  завод  «Эталон» г. Омск

 

Для измерения температуры воздуха в регенераторах, температуры дымовых газов выбираю термопары типа ТПП.

ТПП/1-0679-01 ТУ4211-059-12150638-99 ЗАО НПК «Эталон»

Для измерения температуры в окислительных и нейтральных газовых средах, не содержащих веществ, вступающих во взаимодействие с материалом термопары.

Диапазон измеряемых температур, °С – 300-1300.

Номинальная статическая характеристика (НСХ) – ПП (S).

Класс допуска – 2.

Диапазон номинальных длин, мм – 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300, 7100, 8000, 9000, 10000.

Показатель тепловой инерции, с- 5.

 

Защищенность от пыли и воды – IPOO.

 

Блок питания Метран-602-Ех.

Для работы каждого из преобразователей необходимы блоки питания. Т.к. они работают, в том числе и контроллер, при напряжении 24, 36 В, то для них возьмём блок питания Метран серии 600.

Общие характеристики блока питания Метран-602-Ех.

- Количество каналов – 1 или 2

- Светодиодная индикация включения  блока питания по каждому каналу

- Защита от перегрузок и коротких  замыканий

- Блоки не создают индустриальных помех

- Конструктивное исполнение: щитовое, на рейке DIN

- Блоки питания щитового монтажа  конструктивно функционально заменяют  блоки питания БПД-40-Ех, 2000П-Ех.

 Блок питания Метран-602-Ех  предназначены для питания стабилизированным напряжением и искрозащиты датчиков давления серии Метран-Ех, датчиков температуры типа ТСПУ-Ех, ТСМУ-Ех, ТХАУ-Ех с унифицированным выходным токовым сигналом 4-20 мА, а также для преобразования этого сигнала в сигналы 0-5, 4-20, 0-20 мА.

Технические характеристики и параметры:

- Напряжение питания блока 220 В, (50 1) Гц

- Напряжение холостого хода  искробезопасной цепи 24 В

- Выходные сигналы 0-5 мА (Rнагр=2,5 кОм), 0-20, 4-20 мА (Rнагр=0,75 кОм)

- Предел допускаемой основной  погрешности преобразования не более 0,1% от диапазона изменения выходного сигнала

- Потребляемая мощность не более 6 ВА

- Степень защиты от пыли и  воды IP30 – щитовой монтаж, IP20 – монтаж на рейке DIN

- Масса не более 0,6 кг

Взрывозащищённость:

- Маркировка взрывозащиты: ExiallC

- Ограничение тока и напряжения  до искробезопасных значений  достигается наличием в блоке  встроенного барьера искрозащиты

- Ток короткого замыкания не  более 100 мА при сопротивлении  ограничительного резистора не  менее 240 Ом

- Сопротивление линии связи  блока с датчиком не более 25 Ом

- Длина линии связи не более 1000 м

- Предельные параметры внешней  искробезопасной электрической  печи блоков по ГОСТ Р51330.10-99

1. С0 = 0,1 мкФ
2. L0 = 1,5 мГн
3. U0 = 24 В
4. I0 = 100 мА
5. Р0 = 0,6 Вт
6. где С0, L0, U0,  I0, Р0 – максимальная ёмкость, индуктивность, выходное напряжение, выходная мощность соответственно.