Разработка АСУ ТП насосной станции

Схемы связей АСУ ТП насосной станции. Разработка диаграммы состояний системы. Выбор модели двигателя и программируемого логического контроллера. Обоснование выбора модели двигателя. Особенности выбранного программируемого логического контроллера.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 13.01.2012
Размер файла 929,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

по дисциплине

"Автоматизация электротехнических установок и комплексов"

Тема:

"Разработка АСУ ТП насосной станции"

Введение

Автоматизация управления является одним из основных направлений повышения эффективности производства. Автоматизация технологического процесса позволяет повысить качество выходной продукции, увеличить производительность труда и снизить издержки производства.

Одним из направлений повышения эффективности энергетического производства является внедрение вычислительной техники в системах управления. Широкое внедрение АСУ - это объективная необходимость, обусловленная усложнением задач управления, повышением объёмов информации, которые необходимо перерабатывать в системах управления.

На сегодняшний день на любом предприятии внедрены АСУТП, и АСУ выполняют до 90% задач предприятия.

В организации обслуживания технологического процесса большую роль играют локальные (местные) системы управления технологическим оборудованием и процессами и предназначены для контроля и управления отдельными, несвязными между собой объектами и в иерархической системе управления образуют нижний уровень. Эти системы управления являются одноконтурными и для эффективного управления такими системами, с моей точки зрения, наилучшим будет использование в управлении программируемого логического контроллера. Так как при непрерывном характере производства основной задачей автоматизации является автоматическое регулирование параметров, а при дискретном производстве (как в случае с моим технологическим процессом) - наиболее подходит программно логическое управление.

1. Схемы связей АСУ ТП насосной станции

Рис. 1. Схема связей АСУ ТП насосной станции

Таблица 1 - Входные и выходные сигналы АСУ ТП насосной станции

Наименование сигнала

Тип сигнала

Краткое обозначение

Входные сигналы

Датчик верхнего уровня воды

дискретный

SQ1

Датчик среднего уровня воды

дискретный

SQ2

Датчик нижнего уровня воды

дискретный

SQ3

Выходные сигналы

Двигатель

дискретный

M1

Двигатель

дискретный

M2

Индикатор

дискретный

HL1

2. Разработка диаграммы состояний системы

Рис. 2. Диаграмма состояний системы

Алгоритм функционирования АСУ ТП насосной станции:

• При срабатывании датчика SQ1 включить двигатель М1.

• При срабатывании датчика SQ2 включить двигатель M2.

• При выключении датчика SQ3 выключить двигатели M2 и M1.

• При выключении датчика SQ2 выключить двигатель M1.

• Если при включённом датчике SQ1 датчик SQ2 или SQ3 выключен, то сигнализировать о ошибке датчика уровня включением сигнальной лампы HL1.

3. Построение нагрузочной диаграммы

Нагрузочная диаграмма, при которой двигатель будет максимально загружен в указанном технологическом процессе.

а) б)

Рис. 3. Нагрузочная диаграмма: а) двигатель М1; б) двигатель М2

Вычисляем среднеквадратичную мощность для двигателя М1, кВт

t1 = 25 мин, t2 = 5 мин, P1 = 0 кВт, P2 = 100 кВт

Среднеквадратичную мощность умножаем на коэффициент 1,3 и получаем мощность двигателя.

Pдв1 = 1.3*Рср = 1.3*40.82 = 53 кВт

Вычисляем среднеквадратичную мощность для двигателя М2, кВт

t1 = 25 мин, t2 = 5 мин, P1 = 100 кВт, P2 = 100 кВт

3.1 Выбор модели двигателя и программируемого логического контроллера (ПЛК)

Выбираем из справочника двигателей серии 4А, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

· для насоса 1 4А225М2 У3 со степенью защиты IP44 и способом охлаждения ICA0141.

· для насоса 2 4А280S2 У3 со степенью защиты IP44 и способом охлаждения ICA0141.

В соответствие с требованиями технологического процесса выбираем контроллер Siemens LOGO! 230RC. Так как это компактное, комфортабельное, экономичное и универсальное решение для построения простых устройств автоматического управления. Простота монтажа и обслуживания, удобное и простое программирование. «Все в одном»:

· встроенный дисплей и клавиатура, программируемая логика, библиотеки встроенных функций, входы и выходы.

· Программирование с клавиатуры без использования дополнительного программного обеспечения (в LOGO! Basic).

· Решение простейших задач оперативного управления с помощью:

· встроенного дисплея и клавиатуры логических модулей LOGO! Basic

· внешнего текстового дисплея LOGO! TD со всеми логическими модулями модификации от …0BA6.

3.2 Обоснование выбора модели двигателя

Электродвигатели типа 4А - трехфазные асинхронные электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, работающие в двигательном режиме. Двигатели мощностью от 15 до 110 кВт изготавливаются на номинальные напряжения 220/380 и 380/660 кВт. Двигатели мощностью выше 15 кВт изготавливают с шестью выводными концами. Соединение обмотки - треугольник или звезда. Используются практически во всех отраслях техники и быта: в приводах металлообрабатывающих, деревообрабатывающих и других видов станков, ткацких, швейных, грузоподъемных, землеройных машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, центрифуг, в лифтах, в ручном электроинструменте, в бытовых приборах и т.д.

Конструктивными решениями, общими для всех высот оси вращения АД со степенью защиты IP44 и способом охлаждения ICA0141, являются станина с продольными радиальными рёбрами и наружный обдув установленным на валу реверсивным центробежным вентилятором, защищённым кожухом, который служит одновременно для направления воздушного потока.

Рис. 4. Внешний вид электродвигателя серии 4А

Таблица 2 - Основные технические характеристики электродвигателей серии 4А, 4АМ

Типоразмер двигателя

Мощность, кВт

Скольжение,

%

КПД,

%

cos

Mmax/Mном

Мп / Мном

Mmin/Мном

Iп/Iном

4А225М2 У3

55

2,1

91

0,92

2,2

1,2

1

7,5

4А280S2 У3

110

2

91

0,89

2,2

1,2

1

7

Условия эксплуатации электродвигателей основного исполнения:

Нормальные значения климатических факторов внешней среды принимаются в соответствии с ГОСТ 15543-70, при этом запыленность воздуха не должна быть более 10 мг/м.куб. для электродвигателей со степенью защиты IP44 климатических исполнений УЗ. Показатели надежности АД: средний срок службы - не менее 15 лет при наработке 4000 ч, средний срок службы до первого капитального ремонта - 8 лет при наработке 20000 ч; вероятность безотказной работы - не менее 0,9 за 10000 ч.

Таблица 3 - Габаритно-присоединительные размеры электродвигателей серии 4А, 4АМ

Типоразмер двигателя

Число полюсов

Габаритные размеры, мм

Установочные и присоединительные размеры, мм

Масса, кг

l30

h31

d30

l1

l10

l31

d1

d10

b10

H

4А225М2 У3

2,4,6,8

810/840

575

494

110

311

149

55/65

19

356

225

355

4А280S2 У3

2,4,6,8,10

1140/1170

700

660

140/170

368

190

70/80

24

457

280

785

Рис. 5. Габаритно-присоединительные размеры электродвигателей серии 4А, 4АМ

3.3 Краткий обзор и описание особенностей выбранного программируемого логического контроллера

насосный станция двигатель контроллер

Логические модули LOGO! - это универсальные программируемые модули, предназначенные для построения простейших устройств автоматического управления. Они могут использоваться автономно или дополняться необходимым набором модулей расширения. Компактные размеры, относительно низкая стоимость, простота программирования, монтажа и эксплуатации позволяют получать на основе модулей LOGO! множество рентабельных решений для различных областей промышленного производства и автоматизации зданий.

Свободное программирование и возможность адаптации аппаратуры к требованиям решаемой задачи обеспечивает широкую универсальность модулей LOGO! и позволяет использовать их: для управления вентиляторами, насосами, компрессорами, небольшими холодильными машинами и прессами.

Рис. 6. Внешний вид программируемого логического контроллера Siemens LOGO! 230RC

Конструкция:

Логические модули LOGO! выпускаются в пластиковых корпусах размерами 72 х 90 х 55 мм и имеют степень защиты IP 20. Каждый модуль оснащен:

· Памятью программ, рассчитанной на использование до 200 встроенных функций на программу.

· Клеммами для подключения цепей питания, входных и выходных цепей.

· Интерфейсом:

· для установки опционального модуля памяти, модуля буферной батареи, комбинированного модуля памяти/ батареи или

· подключения к компьютеру с программным обеспечением LOGO! SoftComfort через соединительный кабель LOGO! USB PC или

· подключения к аналоговому модему через модемный кабель и организации связи с удаленным компьютером, оснащенным программным обеспечением LOGO! SoftComfort.

· Интерфейсом внутренней шины для подключения модулей расширения.

· Кодировочными пазами, исключающими возможность подключения модулей расширения, которые не допускается подключать к данному логическому модулю.

· Дополнительно в модулях LOGO! Basic:

· клавиатура для программирования и оперативного управления работой модуля;

· дисплей, используемый для программирования модуля и отображения сообщений в процессе его работы.

Особенности модулей LOGO! Basic:

Модули LOGO! Basic оснащены встроенным дисплеем и клавиатурой. Они могут использоваться как на этапе программирования модуля, так и на этапе эксплуатации готового устройства. Встроенный дисплей позволяет отображать до 4 строк буквенно-цифровой информации с 12 символами на строку и управлением подсветкой дисплея из программы модуля. Меню и текстовые сообщения могут отображаться на английском, голландском, испанском, итальянском, китайском, немецком, русском, турецком, французском и японском языке. В процессе эксплуатации на экран дисплея выводятся простейшие оперативные сообщения, которые можно использовать для модификации параметров настройки с помощью встроенной клавиатуры модуля.

Таблица 4 - Технические данные LOGO! 230RC

Входное напряжение

115 - 240 В переменного или постоянного тока

Допустимый диапазон

85…265 В переменного тока 100…253 В постоянного тока

Допустимая частота напряжения питания

47… 63 Гц

Потребление тока

240 В переменного тока 15… 25 мА

240 В постоянного тока 6… 15 мА

Цифровые входы

Количество

Потенциальная развязка

Число быстродействующих входов

8

Нет

0

Входная частота

Нормальный вход

Быстродействующий вход

Длина линии (неэкранированной)

макс. 4 Гц

100 м

Цифровые выходы

Количество

Тип выхода

Потенциальная развязка

4

релейные выходы

да

3.4 Выбор пускателя

Для нашего двигателя выбираем пускатели электромагнитные ПМ12-250500.

Рис. 7. Внешний вид электромагнитного пускателя типа ПМ12

Пускатели электромагнитные серии ПМ12 предназначены для применения главным образом в стационарных установках для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с коротко-замкнутым ротором при напряжении до 660 В переменного тока частоты 50 и 60 Гц.

Для ограничения коммутационных перенапряжений, возникающих при отключении пускателей на катушках управления, на пускатели ПМ12 степеней защиты IP00 и IP20 могут устанавливаться ограничители перенапряжений ОПН. Пускатели, комплектуемые ограничителями перенапряжений, пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники.

Для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с коротко-замкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз, предназначены трехполюсные электротепловые токовые реле.

Рабочее положение - крепление на вертикальной плоскости выводами вверх и вниз с помощью винтов, для пускателей ПМ12 степеней защиты IP00 и IP20 возможно крепление защелкиванием на DIN-рейку. Допускается отклонение на 90° в любую сторону в вертикальной плоскости влево и вправо.

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих изоляцию и металлы.

Род тока главной цепи и цепи управления (включающих катушек) - переменный.

Условия эксплуатации:

Высота над уровнем моря не более 2000 м. Допускается применение пускателей с номинальным напряжением до 380 В переменного тока на высоте над уровнем моря до 4300 м, при этом номинальные рабочие токи пускателей должны быть снижены на 10%, для пускателей типа ПМ12 температура окружающей среды не должна превышать 28°С.

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих изоляцию и металлы.

Род тока главной цепи и цепи управления (включающих катушек) - переменный.

Технические данные:

Таблица 5 - Номинальный рабочий ток контактов главной цепи пускателя в продолжительном и прерывисто-продолжительном режимах работы

Величина пускателя

Номинальный ток, А

Номинальный рабочий ток, Л, при напряжении и степени защиты

до 380, 415, 440, 500 В

660В

IP00

IP40, IP54

IP00, IP40, IP54

3-я
3-я
4-я
4-я
5-я
6-я

40
40
63
80
100
160

40
40
63
80
100
160

36
36
60
72
95
150

16*
25
40
50
63
100

Номинальный рабочий ток пускателей открытого исполнения без тепловых реле при напряжении 380 В.

Таблица 6 - Номинальный рабочий ток пускателей открытого исполнения без тепловых реле при напряжении 380 В

Величина пускателя

Ампер

3-й

60 (40*)

4-й

80

5-й

100

6-й

160

Конструкция:

Контакторы пускателей 3-й величины имеют прямо-ходовую Ш-образную магнитную систему, состоящую из якоря и сердечника, заключенную в пластмассовый корпус. По направляющим основаниям скользит пластмассовая траверса, на которой собраны якорь магнитной системы и мостики главных контактов. Мостики вспомогательных контактов собраны в окнах двух пластмассовых толкателей, скользящих по направляющим пазам корпуса. Контакторы пускателей 4-й, 5-й, 6-й величин имеют прямоходовую магнитную систему П-образного типа. В них вертикальное перемещение якоря с помощью Г-образного рычага преобразуется в горизонтальное перемещение траверсы, несущей подвижные главные контакты. При движении траверсы главных контактов последняя своими выступами воздействует на траверсы контактов вспомогательной цепи. Тепловые реле крепятся к корпусам пускателей специальным угольником. Установочный размер пускателей по вертикали кратен 25 мм, что позволяет вести их непосредственный монтаж на станциях управления реечного типа. Пускатели всех величин (рис. 1-19) допускают установку в горизонтальные ряды вплотную друг к другу (рекомендуемый зазор между пускателями, укрепленными на общем основании и имеющими электрическую или электрическую и механическую блокировки, 2-5 мм; тепловое реле в этом случае крепится на корпус одного контактора). Пускатели степени защиты IP40 имеют оболочку без уплотнений, степени защиты IP54 - уплотнения стыков, ввод и вывод проводов осуществляются через сальники.

4. Принципиальная схема АСУ ТП насосной станции

Рис. 8. Принципиальная схема АСУ ТП насосной станции

Условные обозначения на схеме:

А1 - ПЛК Siemens LOGO! 230RC;

КМ1 - катушка пускателя ПМ 12-250;

КМ2 - катушка пускателя ПМ 12-250;

SQ1-SQ3 - датчики;

M1-M2 - двигатели.

Заключение

В ходе данного проекта была изучена система автоматизированного управления насосной станции. Разработаны схема связей и диаграмма состояний АСУ ТП. По исходным данным была построена нагрузочная диаграмма двигателя в указанном технологическом процессе. Выбраны модели двигателей 4А225М2 У3 (Р=55кВт) и 4А280S2 У3 (Р=110кВт), программируемый логический контроллер Siemens LOGO! 230RC и пускатели электромагнитные ПМ12-250500. Построена принципиальная схема АСУ ТП насосной станции.

Список литературы

1. И.П. Копылов, Б.К. Клоков, «Справочник по электрическим машинам», Москва, издательство Энергоатомиздат, 1989., 688 с.

2. Каталог программируемых логических контроллеров корпорации Siemens, 2011 г., 48 стр.

3. А.М. Корытин, «Автоматизация типовых технологических процессов и промышленных установок» 2-е изд., 1988 г., 432 стр.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.