Разработка схемы контроля, сигнализации, регистрации давления после испарителя, температуры и давления фреона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Задание

2. Измерительные приборы

2.1 Датчик температуры ТМ65

2.2 Датчик уровня HBLC-HFC

2.3 Датчик давления DMP 330S0

2.4 Стационарный расходомер StreamLux SLS-700F2

3. Исполнительные механизмы

3.1 Компрессор АСС HMK 12АА

4. Приборы управления и регулирования

4.1 Контроллер XT151D

4.2 Контроллер универсальный МИКОНТ-186

4.3 Программируемый контроллер MCX152V

4.4 Выбор контроллера

5. Расчет погрешностей

5.1 Расчет среднеквадратичной погрешности контроля

5.2 Расчет относительной и абсолютной погрешности

6. Спецификация на приборы и средства автоматизации

7. Коды KKS

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) -- комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на промышленных предприятиях. Современные АСУТП создаются на основе локальных вычислительных сетей и нового поколения микропроцессорных контроллеров с широким спектром функциональных возможностей.

Основными чертами технического обеспечения современных АСУТП являются:

- сохранение результатов измерения технологических параметров за любой период времени и вывод информации в удобном для оператора виде на экран мониторов операторских станций;

- мнемосхемы технологических процессов любой степени детализации с указанием текущих значений технологических параметров и сигнализацией состояния оборудования, выводимые на экран мониторов операторских станций.

Таким образом, исчезает необходимость в разработке и применении громоздких щитов с мнемосхемами, устройствами сигнализации состояния оборудования и самописцами; локальные аналоговые регуляторы активно вытесняются управляющими контроллерами, которые могут быть установлены как по месту, так и дистанционно в специальных помещениях.

Функциональная схема автоматизации (ФСА) является одним из основных проектных документов, определяющих функциональную структуру и объем автоматизации технологических установок и отдельных агрегатов промышленного объекта. Она представляет собой чертеж, на котором схематически условными обозначениями изображены: технологическое оборудование; коммуникации; органы управления и средства автоматизации (приборы, регуляторы, вычислительные устройства) с указанием связей между технологическим оборудованием и элементами автоматики, а также связей между отдельными элементами автоматики.

Вспомогательные устройства на ФСА не отображаются. ФСА выполняется на одном чертеже, на котором изображается аппаратура всех систем контроля, регулирования, управления и сигнализации, относящееся к данной технологической установке.

На основании ФСА выполняют остальные чертежи проекта и составляют ведомости и заказные спецификации приборов и средств автоматизации.

В данной работе разработана ФСА небольшой части технологического процесса. Также подобраны соответствующие приборы по известным параметрам технологического процесса.



1. Задание

Составить схему контроля, сигнализации, регистрации давления после испарителя, температуры и давления фреона

Выбрать из справочника приборы.

Рассчитать среднеквадратичную погрешность контроля.

Определить абсолютную и относительную погрешность на отметке 0,42м; -6,4єС; 5,6 атм.

Составить схему автоматического регулирования расхода фреона.

Выбрать из справочника приборы.

Предусмотреть автоматическую защиту привода от превышения уровня фреона в испарителе.

Составить спецификацию на приборы и средства автоматизации.

Оформление задания производить на листах А4 условные обозначения приборов выполнить согласно ГОСТ 21.404-85.



2. Измерительные приборы

2.1 Датчик температуры ТМ65

Для измерения температурных параметров жидкой или газообразной среды применяется датчик температуры воды погружной - ТМ65 серии THERMASGARD.

Рисунок 1 TM65 - Датчик температуры

Температурный преобразователь может использоваться в вентиляционных установках, каналах кондиционирования, трубопроводах и магистралях, системах масляной циркуляции и отопления, в приборостроительной, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Для работы с агрессивными средами в качестве погружного элемента применяют стальные гильзы TH-VA. Для неагрессивных сред используются никелированные гильзы из латуни TH-MS.

Первоначально устройство регулируется на заводе-изготовителе, однако настраиваемое вручную положение нуля позволяет проводить юстировку либо точную калибровку в период использования датчика.

Датчик температуры воды погружной имеет линейный аналоговый выход: 4-20 мА или 0-10 В и может переключаться между восемью диапазонами измерения.

Выпускается датчик THERMASGARD ТМ65 в ударопрочном пластиковом корпусе, с крышкой, фиксирующейся быстрозакручивающимися винтами. Возможна комплектация преобразователя дисплеем.

Таблица 1

Технические характеристики датчика температуры - ТМ65

Параметр	Значение
Напряжение питания	24 В перем. ? пост. тока (±10 %) для варианта U 15...36 В пост. тока для варианта I, зависит от нагрузки, стабилизированное, остаточная волнистость ±0,3 В
Нагрузка	Ra (Ом) = (Ub ­ 14 В) ? 0,02 А для варианта I
Сопротивление нагрузки	RL > 5 кОм для варианта U
Потребляемая мощность	< 1,0 В·А ? 24 В пост. тока; < 2,2 В·А ? 24 В перем. тока
Чувствительный элемент:	Pt1000, DIN EN 60751, класс В (Perfect Sensor Protection)
Диапазоны измерения:	переключение между 8 диапазонами измерения, с ручной коррекцией нуля (±10 K)
Погрешность (температура):	±0,2 K при +25 °C
Температура окружающей среды:	?30 ...+70 °C (измерительный преобразователь)
Выход:	0-10 В или 4 ...20 мA
Тип подключения:	по двух­ или трехпроводной схеме

Данный прибор соответствует диапазону изменения параметра - ориентировочно верхний предел измерения определяется по формуле 1.

Nвп=Nном1,5 (1)

Здесь Nном - номинальное значение параметра.

Nвп=-141,5=-210С и Nвп=-261,5=-390С



2.2 Датчик уровня HBLC-HFC

HBLC-HFC - это датчик уровня, предназначенный для выявления жидких фреонов. Устанавливается в/на ресивере, циркуляционном ресивере, экономайзерах, теплообменниках. Датчик выдерживает высокое давление и низкие температуры.

Принцип работы

Датчик является емкостным. Принцип емкостного измерения основан на электрических свойствах среды поблизости от конденсатора. Конденсатор - электрический компонент, способный накапливать и сохранять электрический заряд, он состоит из двух токопроводящих обкладок, когда одной из обкладок конденсатора сообщается электрический заряд, другая обкладка приобретает противоположный потенциал, а конденсатор сохраняет заряд до момента заземления обкладок. Амплитуда создаваемого заряда (емкость), помимо других факторов, зависит от вещества, заполняющего пространство между обкладками. Эта субстанция считается диэлектриком. Обкладки датчиков, применяемых для измерения уровня, выполнены в форме цилиндрического стержня. Когда датчик погружают в жидкость, измеренное значение электрической емкости меняется. Проводимость материала может изменяться в зависимости от температуры, химического состава и однородности материала, поэтому может потребоваться разная заводская калибровка. Датчики HB Products калибруются таким образом, чтобы обеспечить возможность отличать проводящие жидкости от диэлектрических. Применяемые в холодильных системах масло, фреоны и жидкий CO2 считаются непроводящими жидкостями, а такие хладагенты как аммиак и рассол считаются проводящими жидкостями.

Конструкция

Датчик состоит из механической и электронной частей. Для разборки датчика достаточно лишь вывернуть 2 резьбовых штифта или, для корпусов с монтажными проушинами, нажать на датчик в направлении механической части и затем повернуть корпус против часовой стрелки, чтобы пружина вытолкнула датчик из позиции установки. Электронный блок датчика разработан в соответствии с требованиями IP65 по водостойкости и защите от вибраций. Механическая часть выполнена из AISI304/PTFE и испытана на стойкость к высокому давлению.

Рисунок 2 - Конструкция датчика HBLC-HFC

Таблица 2

Технические характеристики датчика HBLC-HFC

Источник питания
Напряжение	24 В постоянного тока ±10%
Потребляемый ток	<15 мА
Разъем	M12, 5-контактный DIN 0627
Требуемый размер кабеля	3 x 0,34 мм2
Условия установки
Температура окружающей среды	-20…+50?
Температура хладагента	-50…+100?
Макс.рабочее давление	150 Бар
Класс водонепроницаемости	IP65
Вибрации	IEC 68-2-6 (4g)
Выход
Аналоговый выход	4-20 мА
Разрешенная нагрузка на потенциально ненагруженной контактной группе	1A (24В постоянного тока)
Сертификаты
Электромагнитное излучение (ЭМИ)	EN61000-3-2
Стойкость к ЭМИ	EN61000-4-2
ГОСТ-Р	№ 0903044
Механические характеристики
Резьбовое соединение	3/4"
Материалы корпуса, механические части	AISI 304
Материалы корпуса, блок энергии	Нейлон 6 (РА)
Глубина измерения	10 м
Комплектующие
Кабель питания Кабель питания	длина 5 м
Переходник BSP с резьбой 1”, с алюминиевой прокладкой	HBS/ADAP/8/2
Моментная отвертка	HBxC для фиксации кабеля питания (0,6 Нм)
Калибровка и индикация
Светодиодная индикация	зеленый, желтый, красный
Калибровка	кнопочная

Функционирование

Датчик HBLC-HFC является очень точным аналоговым датчиком уровня, предназначенным для непрерывного измерения уровня фреонов в холодильных установках. В качестве дополнения он может служить как датчик высокого уровня, поскольку встроенная функция датчика выдает аварийный сигнал при уровне 100%

Рисунок 3 - Примеры установки датчика HBLC-HFC

Данный прибор соответствует диапазону изменения параметра -верхний предел измерения определяется по формуле 1.

Nвп=0,61,5=0,9м

2.3 Датчик давления DMP 330S

Датчик давления DMP 330S специально разработан для применения в бюджетных проектах, где требуется сочетание точности измерения с высокой устойчивостью к перегрузкам. Стальная мембрана датчика позволяет ему уверенно противостоять не только статическим, но и динамическим перегрузкам (гидроударам).

Сварное присоединение сенсора к корпусу датчика обеспечивает устойчивость к некоторым агрессивным средам, например, к хладагентам.

Области применения:

ЖКХ

Насосные станции

Холодильные установки и агрегаты

Газовое пожаротушение

Системы кондиционирования

Рисунок 4 - Датчик давления DMP 330S

Датчик изготавливается в многопредельном (трехдиапазонном или двухдиапазонном) исполнении. Так, при изготовлении в трехдиапазонном исполнении, датчик калибруется одновременно на три диапазона, например,: 6 бар, 10 бар и 16 бар. Любой из предустановленных в датчике диапазонов может быть выбран в качестве рабочего при отгрузке, а затем, в процессе эксплуатации, датчик может быть переключен для работы в другом диапазоне. Многодиапазонные датчики проходят метрологическую поверку сразу на все предустановленные диапазоны, и она остается действительной в течение всего межповерочного интервала для любого из предустановленных диапазонов. Для переключения диапазонов используется конфигуратор ADAPT-100, который позволяет переключаться между предустановленными диапазонами, а также поддерживает функцию корректировки нуля, что позволяет корректировать метрологические характеристики датчика как в процессе эксплуатации, так и перед вторичными метрологическими поверками.

Таблица 3

Технические параметры датчика давления DMP 330S

Диапазоны давления
Номинальное давление РN (бар)	1	1,6	2,5	4	6	10	16	25
Максимальная перегрузка Рmax (бар)	3	6	6	15	15	30	50	50
Диапазоны давления разрежения
Номинальное давление РN (бар)	-1…6	-1…10	-1…16	-1…25
Максимальная перегрузка Рmax (бар)	15	30	50	50
Характеристики
Основная погрешность	0,5% (от диапазона измерения)
Дополнительная погрешность	0,3%(от диапазона измерения при 10 °С)
Диапазон термоконпенсации [°С]	-25…85
Время отклика	?
Температурный диапазон
Измеряемая среда (°С)	-40…125
Окружающая среда (°С)	-40…85
Хранение (°С)	-40…85
Конструкционные материалы
Штуцер	Нержавеющая сталь 08Х17Н13М2Т
Уплотнение	Отсутствует
Мембрана	Нержавеющая сталь 03Х17H13M2
Электрическое присоединение
Стандартное исполнение	Разъем DIN 43650 (IP 65)
Механическое присоединение
Стандартное исполнение	G 1/2” ЕN 837 / М20х1,5 EN 837
Выходной сигнал/Питание
Стандартное исполнение: 2-х проводное	4..20 мА / Uв=12...36 В
Дополнительно: 3-х проводное	0,5..4,5 В / Uв=5±0,5 В (ратиометрический)
Прочее
Срок службы	> 100 х 106 циклов нагружения
Вес	120 г
Установочное положение	Любое

Данный прибор соответствует диапазону изменения параметра -верхний предел измерения определяется по формуле 1.

Nвп=101,5=15атм=1,52МПа

2.4 Стационарный расходомер StreamLux SLS-700F

Для выбора расходомера определяем диаметр трубопровода D по объемному расходу. Объёмный расход Q=2,7м3/ч, это 0,00075 м3/с.

Среднерасходные скорости перемещения технологических сред, для фреона w = 0.3 ч 1,2 м/с., возьмём w=0,35 м/с.

Ориентировочное значение диаметра трубопровода:

м=50мм

Выбираем по ГОСТ 3262-75 диаметр трубопровода. Существуют следующие Ду: 6 мм, 8 мм, 10 мм, 15 мм, 20 мм, 25мм, 32 мм, 40 мм, 50 мм, 65 мм, 80 мм … 150 мм - В данном случае, наиболее подходящий диаметр - 50 мм.

Данный расходомер подходит по вычисленным параметрам.

Стационарный расходомер StreamLux SLS-700F - это современный высокотехнологичный прибор для измерения расхода жидкостей бесконтактным способом. Максимальная подготовка для интеграции с системами сбора и передачи данных, подключение внешних термопар, GSM-модема, принтера, возможность удаленного сбора информации с датчиков до 200 метров позволяют смело отнести их к классу профессиональной аппаратуры.

Стационарный расходомер StreamLux SLS-700F идеален для непрерывного и точного измерения расхода как воды, так и агрессивных, химически активных жидких сред в широком температурном диапазоне, в том числе при наличии посторонних включений и фракций. Измерения возможны на трубопроводах малых и больших диаметров, из любого материала и при любом давлении.

Стационарные расходомеры StreamLux успешно используются во множестве областей науки и промышленности. В сфере ЖКХ он просто незаменим - водоканалы и теплосети уже более 7 лет эксплуатируют наши приборы по всей территории РФ.

Расходомер StreamLux предназначен для эксплуатации в сильно запыленных помещениях или на объектах, где возможно внезапное возникновение хаотичного разбрызгивания жидкости. Защищенный корпус прибора удобно монтировать на любой ровной поверхности. Удаленность от датчиков может достигать 200 метров. Класс защиты корпуса IP67 гарантирует устойчивость к струям воды и полное предотвращение проникновения пыли.

Монтаж датчиков осуществляется без врезки в сеть и может быть произведен лицом без специальной подготовки. Полностью исключается риск протечки и необходимость остановки техпроцессов на период монтажа. Стационарный расходомер Streamlux может быть использован для измерения агрессивных, вязких, пищевых видов жидкостей или хладагентов, т.к. не имеет контактов с контролируемой средой.

С помощью стационарных расходомеров жидкости StreamLux возможно:

Определять скорость и направление потока

Контролировать расход без врезки в сеть

Настраивать гидравлические режимы

Проверять работу насосов и узлов учета

Проверять энергосистемы и системы ОВКВ

Организовать учет сточных вод

Замерять возврат конденсата паровых систем

Дозировать жидкие вещества на производстве

Снимать информацию о расходе для контроллеров АСУТП

Передавать данные в диспетчерскую для отчета и контроля

Рисунок 5 - Устройство стационарного расходомера Streamlux SLS-700F

Таблица 4

Технические характеристики расходомера StreamLux SLS-700F

Диаметр трубопровода	25-100 мм
Погрешность измерения расхода	±0,5%
Расстояние от датчиков до прибора	До 200 метров, кабель двухжильный, экранированный
Диапазон измерения скоростей потока	±0.005 -- ±32 м/с, в обе стороны
Дисплей	ЖК с подсветкой, 2х20 символов Отображает текущий расход, накопительный расход (положительный, отрицательный, разность), скорость потока, параметры настройки
Входные сигналы	Датчики расхода (2) Датчики температуры (2)
Выходные сигналы (для съема и передачи информации по каналам связи)	Токовый: 0 -- 20 или 4 -- 20 мА Импульсный: настраиваемый Частотный: настраиваемый Релейный: настраиваемый, нормально замкнутый RS-232 (RS 485): протокол обмена прилагается Звуковой: встроенный динамик, программируемый
Запись данных	Данные суммирующего счетчика за последние 64 дня / 64 месяца / 5 лет Время работы с включенным питанием и соответствующий расход жидкости за последние 64 включения и отключения. Позволяет компенсировать потери расхода вручную или автоматически Рабочий статус прибора за последние 64 дня
Диапазон температур	Датчики накладные: -30 -- +90 Датчики накладные, высокотемпературные: -30 -- +160 Основной блок: -30 -- +70
Питание прибора	Переменное 220 В Постоянное 8-36 В

Принцип работы прибора StreamLux:

Ультразвуковые расходомеры StreamLux действуют по «время-проходному» принципу (Transit-Time). Ультразвуковой сигнал, курсирующий между двумя датчиками, меняет свою скорость в зависимости от скорости потока жидкости. Прибор измеряет эту разницу, вычисляет скорость потока и, далее - на основании введенных вами параметров трубы - отображает текущий объемный расход.

Данный прибор соответствует диапазону изменения параметра -верхний предел измерения определяется по формуле 1.

Nвп=2,71,5=4,05м3/час



3. Исполнительные механизмы

3.1 Компрессор АСС HMK 12АА

Компрессор АСС HMK 12 AA производства ACC group, Италия - герметичный агрегат, относящийся к низкотемпературному модельному ряду. Он обеспечивает работу холодильника, принцип действия заключается в сжатии и перекачке паров фреона. Благодаря этому механизму создается разница в давлении в оборудовании. Внутри агрегата поддерживается оптимальная температура для хранения и заморозки. Он работает на экологически безвредном фреоне и успешно применяется в бытовых и коммерческих холодильниках, морозильниках и охладительном оборудовании.

Холодильные компрессоры АСС характеризуются следующими свойствами:

-Инновации и дизайн.

-Исключительный уровень надежности.

-Контроль качества по всей производственной цепочке.

-Высокие стандарты эффективности потребления энергии.

-Низкий уровень шума.

Рисунок 6 - Компрессор АСС HMK 12АА

Таблица 5

Характеристики компрессора АСС HMK 12АА

Модель	HMK 12АА
Производитель	АСС
Производство	Италия
Тип компрессора	Герметичный
Подтип компрессора	Поршневой
Температурный режим	LBP-низкотемпературные
Электропотребление В/Гц/ф	200-230V/50/1
Фреон	R-600
Холодопроизводительность, Вт	198
Объём цилиндра, см3	11,2
Заправка масла, см3	170
Присоединение линии всасывания, мм	6,1
Присоединение линии нагнетания, мм	5,1
Присоединение сервисной линии, мм	6,1
Пусковой ток, А	13,3
Максимальный рабочий ток, А	6,8
Размеры, мм (ДхШхВ)	255х151х165,5
Вес,кг	8,5



4. Приборы управления и регулирования

4.1 Контроллер XT151D

Рисунок 7 - Контроллер XT151D

Контроллер XT151D предназначен для контроля температуры, влажности и давления с прямым или обратным действием, по выбору пользователя. Тип аналогового входа может быть выбран параметром в зависимости исполнения прибора:

- PTC, NTC;

- PTC, NTC, Pt100, Термопары J, K, S;

- 4ч20mA, 0ч1V, 0ч10V.

Цифровой вход, имеет 6 настроек, для управления прибором. Прибор полностью программируется через параметры при помощи клавиатуры.

Вход RS485 позволяет присоединить изделие, к сети по линии ModBUS-RTU, совместимой с системами мониторинга Dixell семейства X-WEB. Контроллер легко программируется за счет карты памяти "HOT KEY".

Функции прибора

Регулирование

Уставка для выхода 1

Уставка для выхода 2

Уставка для выхода 3

Дифференциал для контр. точки 1

Дифференциал для контр. точки 2

Дифференциал для контр. точки 3

Минимальная контрольная точка 1

Минимальная контрольная точка 2

Минимальная контрольная точка 3

Максимальная контрольная точка 1

Максимальная контрольная точка 2

Максимальная контрольная точка 3

Связь выходов

Тип активации выхода 1

Тип активации выхода 2

Тип активации выхода 3

Противоцикличная задержка

Минимальное время включения нагрузки

Минимальное время между двумя последующими включениями

Аварии

Конфигурация сигнала тревоги

Сигнал тревоги по минимальному отклонению

Сигнал тревоги по максимальному отклонению

Дифференциал отключения тревог

Задержка сигнала тревоги

Задержка выдачи сигнала тревоги при старте

Состояние выхода 1 при неисправном датчике

Состояние выхода 2 при неисправном датчике

Состояние выхода 3 при неисправном датчике

Возможность отключения аварийного реле

Полярность аварийного реле

Таблица 6

Технические характеристики контроллера XT151D

Корпус:	самозатухающий пластик ABS
Размеры XT151D:	4 модуля DIN рейки 70x85 мм; глубина 61мм
Монтаж:	DIN-РЕЙКА
Защита:	IP20
Соединения:	болтовой блок контактов для проводов с сечением 2.5 мм2
Напряжение питания:	XТ151D =~24В. ±10% (на выбор ~230,110B. ±10%, 50/60Гц)
Потребляемая мощность	3VA макс
Дисплей:	3 цифры, красные световые индикаторы LED
Входы:	датчик согласно типу: NTC/PTC или NTC/PTC/Pt100/Термопара J, K, S, или 4-20mA/ 0-1V/ 0-10V
Цифровой вход:	без напряжения
Реле выхода:	выходное реле 1: NO 8(3)A / NC 5(2)A; ~250B АС выходное реле 2: NO 8(3)A / NC 5(2)A; ~250B АС выходное реле 3: NO 8(3)A / NC 5(2)A; ~250B АС аварийное реле: 8(3)A ~250B АС
Аналоговый выход :	3 выхода, 4-20mA
Другой выход:	звуковой сигнал
Блок памяти:	данные сохраняются даже при отсутствии питания
Рабочая температура:	0...+60°C
Температура хранения:	-30...+85°C
Относительная влажность:	20...85%
Разрешающая способность:	0,1°C или 1°C или 1°F
Точность (при температуре окружающей среды +25°C):	не хуже ±0,5% диапазона шкалы

автоматизированный управление измерительный погрешность

Датчики и дисплей

Начало и конец шкалы только для напряжения или тока

Калибровка датчика

Разрешение (целое/десятичное)

Единица измерения

Выбор типа датчика

Наличие трехпроводного датчика Pt100

Аналоговый выход

Конфигурация аналог. выхода 1

Конфигурация аналог. выхода 2

Конфигурация аналог. выхода 3

Начало шкалы для аналог. выхода

Конец шкалы для аналог. выхода

Процентное отношение в выходе в случае ошибки датчика

Цифровой вход

Уставка для цикла энергосбережения

Выбор полярности цифрового входа

Конфигурация цифрового входа

Задержка сигнала тревоги с цифрового входа

Другое

Последовательный адрес RS485

Возможность отключения прибора с клавиатуры

Программное обеспечение

Запись параметров на ключ программирования и обратно



4.2 Контроллер универсальный МИКОНТ-186

Рисунок 8- Контроллер универсальный МИКОНТ-186

Контроллер универсальный МИКОНТ-186 предназначен для применения в системах коммерческого и оперативного учета энергоресурсов и энергоносителей (вода, пар, тепло, природный и попутный газ, нефть и нефтепродукты, электроэнергия и др.), а также в системах измерения, сбора, обработки, представления и передачи информации на следующий уровень по различным каналам связи.

Таблица 7

Параметры сигналов контроллера МИКОНТ-186

Наименование канала	Кол-во входов, шт.	Диапазон измерений
Аналоговый входной прецизионный токовый	6-14	0-5 мА; 0-20 мА; 4-20 мА
Аналоговый входной от термопреобразователей сопротивления (медь, платина, никель - ГОСТ 6651-94)	0-4	50 Ом, 100 Ом, 500 Ом
Частотно-импульсный входной	8	от 0 до 10 кГц



Контроллер обеспечивает питание токовых каналов от встроенного источника напряжением (24 ±1,2) В. Контроллер обеспечивает вывод дискретных сигналов с параметрами:

тип дискретного выхода - оптоэлектронное реле;

выходной статический ток - 130, 240, 800 мА постоянного или переменного тока;

номинальное коммутируемое напряжение - не более 30, 60, 110 В;

гальваническая развязка - каждого канала или групповая в зависимости от применяемой схемы подключения источников питания.

Контроллер обеспечивает ввод дискретных двухпозиционных сигналов с параметрами:

ввод сигнала, соответствующего логическому «0», - напряжением от 0 до 3 В относительно вывода -24 В (Общий) встроенного источника питания или состояние разомкнутого контакта, подключенного между +24 В и входом F+, и вытекающим током не более 0,6 мА;

ввод сигнала соответствующего логической «1», - напряжением (24±3) В относительно вывода -24 В (Общий) встроенного источника питания или состояние замкнутого контакта, подключенного между +24 В и входом F+, и вытекающим током не более 10 мА;

гальваническую развязку каждого канала.

Общее количество дискретных входов и выходов определяется конфигурацией изделия.

Функции

преобразование сигналов постоянного тока (0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА) в значение измеряемой величины (температуры, давления и др.);

преобразование сигналов термопреобразователей сопротивления (медных, платиновых, никелевых) в значение измеряемой температуры;

преобразование частоты или количества импульсов входного сигнала в значение измеряемой величины (расход, объем, скорость и др.);

преобразование вычисленных значений каких-либо величин в сигналы постоянного тока 4-20 мА для управления исполнительными механизмами или передачи информации в телемеханику;

вычисление значений любых величин (объем, масса, энергия и др.) по заданному алгоритму;

преобразование вычисленных значений каких-либо величин в частотные или числоимпульсные сигналы для управления исполнительными механизмами или передачи информации в телемеханику;

ввод и вывод двухпозиционных (дискретных) сигналов;

ввод управляющих сигналов и информации со встроенной клавиатуры;

вывод информации на встроенный жидкокристаллический дисплей;

защита информации (параметров конфигурации, итоговых отчетов) от несанкционированного доступа;

учет и формирование журнала событий;

передача информации на верхний уровень с помощью стандартных интерфейсов RS-232 и RS-485 по протоколам ModBus [RTU], MicontBus [ASCII], MicontBus [RTU].

Условия эксплуатации

Вид климатического исполнения УХЛ.3 по ГОСТ 15150-69, но для температуры окружающего воздуха от плюс 5 до плюс 50°С и относительной влажности до 80 % при 35°С.

Контроллер должен устанавливаться в отапливаемых помещениях.

По устойчивости к климатическим и механическим воздействиям в рабочих условиях контроллер соответствует группе исполнения 3 по ГОСТ 22261-94, но для температуры окружающего воздуха от плюс 5 до плюс 50°С и относительной влажности до 90 % при 25 °С.

По устойчивости к воздействию атмосферного давления контроллер соответствует группе исполнения Р1 по ГОСТ Р 52931-2008.



Таблица 8

Технические характеристики контроллера МИКОНТ-186

Основная относительная погрешность по частотным каналам	не более ±0,01 %
Приведенная погрешность по токовым каналам	не более ± 0,1 %
Приведенная погрешность измерения температуры по каналам термопреобразователей сопротивления	не более ± 0,1 %
Основная относительная погрешность вычисления конечных значений по заданному алгоритму не превышает	± 0,25 %; ± 0,35 % (в зависимости от решаемых задач)
Основная относительная погрешность измерения времени наработки	не более ± 0,05 %
Питание контроллера от сети переменного тока с напряжением: и частотой:	(220± 22)В (50 ±1) Гц
Потребляемая мощность контроллера (без датчиков)	не более 6 В·А
Габаритные размеры контроллера (без монтажных частей)	не более 205х260х55 мм
Масса контроллера	не более 1,0 кг

4.3 Программируемый контроллер MCX152V

Программируемый контроллер MCX152V представляет собой стандартный электронный контроллер, являющийся лучшим в серии контроллеров MCX благодаря большому количеству входов и выходов и двум встроенным приводам от электроприводных расширительных клапанов. Он доступен в версии с графическим ЖК-дисплеем или без него и электропитанием 110 В/230 В перем. тока или 24 В перем. тока. Он поддерживает все типовые функции контроллеров MCX: программируемость, подключение по локальной сети CANbus и имеет до двух последовательных интерфейсов связи Modbus RS485. Он оснащен слотом для считывания карт памяти SD/MMC и соединителем для Ethernet. Карта памяти предназначена для загрузки программного обеспечения и bios; порт Ethernet позволяет осуществлять мониторинг при помощи веб-страниц, загрузку ПО и bios, регистрацию данных и выдачу аварийных сигналов.

Рисунок 9 - Программируемый контроллер MCX152V

Характеристики

14 аналоговых и 18 цифровых входов

6 аналоговых и 15 цифровых выходов

Электропитание 24 В перем. тока и 110 В - 230 В перем. тока

До двух двухполюсных и однополюсных электроприводных расширительных клапанов

Слот для считывания карт памяти SD / MMC для загрузки программного обеспечения и регистрации данных

Удаленный доступ к данным по соединению CANbus для подключения дополнительного дисплея и клавиатуры

Часы реального времени для управления еженедельными расписаниями и информацией о регистрации данных

Опция Ethernet / веб-сервера

Два оптоизолированных последовательных интерфейса Modbus RS485

Доступен с графическим ЖК-дисплеем для вывода требуемой информации и без дисплея

Размеры модулей 16 DIN



Таблица 9

Технические характеристики программируемого контроллера MCX152V

Аналоговые входы
NTC, PT1000, 0/1 В, 0/5 В, 0/10 В, 0/20 мА, 4/20 мА, выбирается с помощью ПО	8
NTC, 0/1 В, 0/5 В, 0/10 В, 0/20 мА, 4/20 мА, выбирается с помощью ПО	6
0/1 В, 0/5 В, 0/10 В, 0/20 мА, 4/20 мА, выбирается с помощью ПО	2
PT1000, 0/1 В, 0/5 В, 0/10 В, выбирается с помощью ПО 2	2
Цифровые входы
Контакт без напряжения	16
оптоизолированный 24 В	2
оптоизолированный 230 В перем. тока	2
Аналоговые выходы
0/10 В пост. тока	6
0/10 В, ШИМ, ФИМ, выбирается с помощью ПО	2
Цифровые выходы
Реле SPST 5 А (нормально разомкнутые контакты)	12
Реле SPDT 16 А (перекидные контакты)	3
Прочее
Электропитание 24 В перем. тока	+
Электропитание 110 В - 230 В перем. тока	+
Разъем для ключа программирования	+
Разъем для выносного дисплея и клавиатуры	+
CANbus	+
Часы реального времени	+
Последовательный интерфейс Modbus RS485	+
Ethernet / веб-сервер	+
Расширительный слот для считывания карт памяти SD (Secure Digital) или MMC (Multi Media Card) емкостью до 32 Гб	+
Подключение униполярного и биполярного привода	+
Размеры (модули DIN)	16
Монтаж	DIN-рейка

Сертификаты соответствия

Соответствие CE:

Данный продукт разработан в соответствии со следующими стандартами ЕС:

* Директива по низковольтному оборудованию: 73/23/EEC

* Электромагнитная совместимость (ЭМС): 89/336/EEC и со следующими нормами:

- EN61000-6-1, EN61000-6-3 (устойчивость к электромагнитным помехам жилых, офисных помещений, а также в условиях легкой промышленности)

- EN61000-6-2, EN61000-6-4 (стандарт на устойчивость к электромагнитным помехам и излучение для окружающей среды для промышленных предприятий)

- EN60730 (автоматические электрические устройства управления бытового и аналогичного назначения)

Сертификация UL:

* UL № дела E31024

4.4 Выбор контроллера

В данной автоматизированной системе был выбран холодильный контроллер XT151D. Вход RS485 позволяет присоединить изделие, к сети Это продукция фирмы Emerson, которая с 1996 года динамично совершенствует свои разработки, повышая результативность использования природных ресурсов, уменьшая расход энергии, тем самым сводя к минимальному значению отрицательное влияние на окружающую среду. Сейчас тона является одним из мировых лидеров в системах автоматизации для кондиционирования воздуха, промышленного и коммерческого охлаждения и общественного питания.

Контроллер ERC112 является одним из выгодных вариантов, представленных в данной работе контроллеров. На нём установлен современный процессор, имеется большой объем памяти, а применение высококачественных электронных компонентов позволяют создавать уникальное и универсальное программное обеспечение. В отличии от других контроллеров, ERC112 предназначен специально для холодильного оборудования, он универсален и может работать с датчиками любого типа. Программирование осуществляется очень просто с помощью бесплатных программ, доступных любому пользователю.



5. Расчет погрешностей

5.1 Расчет среднеквадратичной погрешности контроля

Среднеквадратичная погрешность контроля параметра содержит основные погрешности приборов, входящих в комплект измерения (2)

, % (2)

где 1 - основная погрешность (класс точности) первичного прибора, %;

i - основные погрешности (классы точности) промежуточных преобразователей, %;

ВП - основная погрешность (класс точности) вторичного прибора, %.

Расчет погрешности датчика температуры - TM65

%

Расчет погрешности датчика уровня HBLC-HFC

%

Расчет погрешности стационарного расходомера StreamLux SLS-700F

%

Расчет погрешности датчика давления DMP 330S

%

5.2 Расчет относительной и абсолютной погрешности

Абсолютная погрешность измерения параметра определяется по формуле(3)

, (3)

где Nк - верхний предел измерения комплекта приборов;

Nн - нижний предел измерения комплекта приборов.

Следует отметить, что диапазон измерения комплекта приборов определяется прибором, имеющим самый узкий диапазон.

Относительная погрешность измерения параметра определяется по формуле(4)

, (4)

где N - отметка, на которой определяется относительная погрешность;

Расчет погрешности датчика уровня HBLC-HFC при 0,42м

м

%

Расчет погрешности датчика температуры ТМ65 (при выбранном диапазоне измерения от -30 до +60°С) при температуре -6,4°С

°С

Расчет погрешности датчика давления DMP 330S при давлении 5,6 атм = 0,57 МПа, (при выбранном диапазоне от 5 до 2,5 МПа)

МПа

%

6. Спецификация на приборы и средства автоматизации

Таблица 10

Приборы нижнего уровня

Позиционное обозначение	Наименование параметра, среды и места отбора импульса	Предельное рабочее значение параметра	Место установки	Наименование и характеристика	Тип и модель	Количество	Завод- изготовитель
						На один агрегат	На все агрегаты
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1-1 1-5	Температура, вода, агрессивные среды, на трубопроводе до и после испарителя	-14С0, -26С0	На трубопроводе	Датчик температуры, применяется для измерения температуры в трубопроводах и резервуарах, а также находит активное применение в автоматизации систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Принцип измерения основан на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента датчика при изменении температуры окружающей среды. Входной сигнал: -30…+60єС, Выходной сигнал: ток: 4…20 мА. Погрешность ±0,2% Степень защиты IP65	Канальный, погружной TM65-I	2	2	LUMEL S.A. (Польша)
1-4	Давление, на трубопроводе, хладоны, после испарителя	1,01325МПа	На трубопроводе	Датчик давления. Работа измерительного блока основана на тензометрическом эффекте. Измерительный блок состоит из кремниевого чувствительного элемента закрепленного на металлическом основании. Измеряемое давление воздействует на стальную мембрану и передается на чувствительный элемент посредством силиконового масла.	Тензометрический, DMP 330S	1	1	ГК «Теплоприбор», (Москва)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
				Электрический сигнал из измерительного блока подается в электронный преобразователь, осуществляющий, помимо питания блока, линеаризацию, термокомпенсацию и преобразование сигнала в унифицированный выходной сигнал постоянного тока.Входной сигнал: 0,1…2,5 МПа Выходной сигнал: ток: 4…20 мА. Диапазон температур измеряемой среды: -40…+125°C Погрешность 0,5% Степень защиты IP65
1-2	Расход, жидкость, на трубопроводе до испарителя	2,7 м3/час	На трубопроводе	Бесконтактный стационарный расходомер с накладными датчиками, действует по «время-проходному» принципу (Transit-Time). Ультразвуковой сигнал, курсирующий между двумя датчиками, меняет свою скорость в зависимости от скорости потока жидкости. Прибор измеряет эту разницу, вычисляет скорость потока и, далее - на основании введенных вами параметров трубы - отображает текущий объемный расход. Диаметр трубопровода: 50 мм. Диапазон измерения скоростей потока ±0.005…±32 м/с, в обе стороны. Входные сигналы: Датчики расхода -- 2 х 4-20мА Датчики температуры -- 2 х 4-20мА Выходной сигнал: ток: 4…20 мА. Диапазон температур измеряемой среды: -40…+160°C Погрешность ±0,1% Степень защиты IP65	Ультразвуковой, SLS-700F	1	1	StreamLux, (Москва)
1-3	Уровень, хладоны, на испарителе	0,42м	По месту	Датчик уровня. Датчик является ёмкостным. Принцип емкостного измерения основан на электрических свойствах среды поблизости от конденсатора, который способен накапливать и сохранять электрический заряд. Он состоит из двух токопроводящих обкладок. Когда одной из них	Ёмкостной, HBLC-HFC	1	1	HB Products A/S, Дания
1	2	3	4	5	6	7	8	9
				сообщается электрический заряд, другая обкладка приобретает противоположный потенциал, а конденсатор сохраняет заряд до момента заземления обкладок. Амплитуда создаваемого заряда (емкость), помимо других факторов, зависит от вещества, заполняющего пространство между обкладками. Эта субстанция считается диэлектриком. Обкладки датчиков, применяемых для измерения уровня, выполнены в форме цилиндрического стержня. Когда датчик погружают в жидкость, измеренное значение электрической емкости меняется. Датчики HBProducts калибруются таким образом, чтобы обеспечить возможность отличать проводящие жидкости от диэлектрических. Входной сигнал: ток, не более 50 мА Выходной сигнал: ток: 4…20 мА. Диапазон температур измеряемой среды: -50…+100°C Погрешность 0,5% Максимальное рабочее давление: 15,1988 МПа Степень защиты IP65
1-6	Скорость вращения двигателя насоса		По месту	Компрессор АСС HMK 12АА. Герметичный, поршневой, имеет индукционный двигатель с реостатным пуском (RSIR). Пусковое устройство электродвигателей RSIR включает в себя две отдельные обмотки статора. Одна из них используется исключительно для пуска, диаметр проволоки данной обмотки меньше, а электрическое сопротивление - выше, чем у главных обмоток. Это вызывает отставание вращающегося поля, что, в свою очередь, приводит в движение двигатель. Центробежный или электронный пускатель отсоединяет пусковую обмотку, когда частота вращения двигателя достигает, приблизительно, 75% от номинальной величины. После этого электродвигатель продолжит работу в соответствии со стандартными принципами действия индукционного	HMK 12АА	1	1	ACC group, Австрия
1	2	3	4	5	6	7	8	9
				электродвигателя. Пусковой ток: 13,3 А. Максимальный рабочий ток: 6,8 А. Выходная мощность на валу от 0,06 кВт до 0,25 кВт. Температурный режим: LBP-низкотемпературные. Электропотребление: 200-230В. Выходной сигнал: 0-1500об/мин Фреон R-600. Холодопроизводительность:198 Вт.
Приборы среднего уровня
1	2	3	4	5	6	7	8	9
			На щите управления	Универсальный контроллер для управления температурой, влажностью и давлением для коммерческого и промышленного применения. Конфигурация сигнала тревоги, разъем для Hot Key или Prog tool kit для быстрого и легкого программирования. Стандартный протокол связи: ModBUS-RTU. Рабочая температура: 0…+60°C Температура хранения: -30…+85°C 7 аналоговых входов: 4...20 мА 3 аналоговых выхода: 4…20мА Точность:±0,5% от диапазона шкалы Защита: IP20	XT151D	1	1	Emerson, (США)

7 Коды KKS

Датчик температуры TM65-I

Обозначение группы (уровня)	0	1	2
Наименование кода объекта кодирования	Код установки в целом	Код технологической системы (функциональный код)	Код агрегата (в т.ч. контура измерения, регулирования и т.д.)
Код KKS	1	1PAC10	СТ001

1 - номер блока, кодирующая обще станционную систему;

1 - номер основного оборудования;

Символ «P» означает установки охлаждающей воды;

Сочетание «PA» основная система охлаждающей воды;

Сочетание «PAC» означает станция основной охлаждающей воды от всасывающего до нагнетающего патрубка включительно;

1 - находится на 1-ой линии;

0 - на трубопроводе;

Символ «С» означает контур прямого измерения;

Символ «СT» означает измерение температуры;

001 - аналоговое измерение с дистанционной передачей.

Расходомер, SLS-700F

Обозначение группы (уровня)	0	1	2
Наименование кода объекта кодирования	Код установки в целом	Код технологической системы (функциональный код)	Код агрегата (в т.ч. контура измерения, регулирования и т.д.)
Код KKS	1	1PAC10	СF001

Символ «СF» означает измерение расхода;

001 - аналоговое измерение с дистанционной передачей.

Датчик уровня HBLC-HFC

Обозначение группы (уровня)	0	1	2
Наименование кода объекта кодирования	Код установки в целом	Код технологической системы (функциональный код)	Код агрегата (в т.ч. контура измерения, регулирования и т.д.)
Код KKS	1	1PAC11	СL001

1 - находится на 1-ой линии;

1 - на испарителе;

Символ «СL» означает измерение расхода;

001 - аналоговое измерение с дистанционной передачей.

Датчик давления DMP 330S

Обозначение группы (уровня)	0	1	2
Наименование кода объекта кодирования	Код установки в целом	Код технологической системы (функциональный код)	Код агрегата (в т.ч. контура измерения, регулирования и т.д.)
Код KKS	1	1PAC10	СP001

Символ «СР» означает измерение давления;

001 - аналоговое измерение с дистанционной передачей.

Компрессор АСС HMK 12АА

Обозначение группы (уровня)	0	1	2
Наименование кода объекта кодирования	Код установки в целом	Код технологической системы (функциональный код)	Код агрегата (в т.ч. контура измерения, регулирования и т.д.)
Код KKS	1	1PAC10	AN001



Сочетание «АN» - компрессорный агрегат;

001 - арматура в главном потоке среды с приводом (электрическим, гидравлическим, пневматическим.

Универсальный контроллер XT151D

Обозначение группы (уровня)	0	1	2
Наименование кода объекта кодирования	Код установки в целом	Код технологической системы (функциональный код)	Код агрегата (в т.ч. контура измерения, регулирования и т.д.)
Код KKS	1	1PAC10	EA030

ЕА - управление технологической установкой.

030- контроль, регистрация, регулирование, сигнализация параметров и управление арматурой;

Заключение

В данной работе разработана система автоматического управления технологическим процессом испарителя. В качестве рабочей жидкости выбран фреон марки R600a.

На прилагаемых к работе чертежах представлена функциональная схема автоматизации. На которой указаны местоположения всех приборов и все выполняемые ими функции.

Произведен выбор приборов нижнего уровня исходя из параметров технологического процесса. Рассчитаны погрешности для значений параметров указанных в задании.

В работе представлены три различных контроллера, отличающиеся функциональностью, стоимостью, страной производителем. Из них в работе выбран один, наиболее подходящий для данной системы автоматизации



Список использованной литературы

1. Руководство по эксплуатации HBSR-HFC - Датчик уровня фреонов [Электронный ресурс], Режим доступа: http://cooltech.ru/userfiles/files/hb/HBSR-hfc.pdf, свободный. (Дата обращения: 19.03.2019 г.).

2. ГЕОФРОСТ Холодильное оборудование [Электронный ресурс], Режим доступа: http://geofrost.ru свободный. Дата обращения: (22.03.19)

3. Контрольно-измерительные приборы и элементы автоматизации технологических процессов [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.svaltera.ua/catalog/761/6437.php свободный. (Дата обращения: 25.03.2019 г.).

4. Фригодизайн - Энергосберегающее холодильное оборудование [Электронный ресурс], Режим доступа: https://www.frigodesign.ru/sale/dixell/temperature_humidity_pressure/XT151D/ свободный. (Дата обращения: 03.04.2019 г.).

5. DMP 330SМногодиапазонный экономичный датчик для холодильных установок [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.bdsensors.ru/ru/davlenie/datchiki-davleniya/dmp-330s-mnogodiapazonnyj-ekonomichnyj-datchik-dlya-holodilnyh-ustanovok.html свободный. (Дата обращения: 03.04.2019 г.).

6. Программируемые контроллеры Danfoss [Электронный ресурс], Режим доступа: MCX152Vhttp://skyvent.su/catalog/avtomatizatsiya/kontrollery/mcx152v/ свободный. (Дата обращения: 08.04.2019 г.).

7. Датчик уровня фреонов HBLCHFC [Электронный ресурс], Режим доступа: http://cooltech.ru/userfiles/files/hb/HBLC-HFC1.pdf свободный. (Дата обращения: 08.04.2019 г.).

8. ГОСТ 3262-75. Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия [Электронный ресурс], Режим доступа: http://internet-law.ru/gosts/gost/1132/ свободный. (Дата обращения: 10.04.2019 г.).

Размещено на Allbest.ru