Проектная компоновка управляющих вычислительных комплексов
Техническое обеспечение распределенной системы управления на базе программно-технических комплексов (ПТК), включающих контроллеры различных классов, рабочие станции. Основные требования к ПТК. Общая структура системы автоматизации, схемы внешних проводок.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.03.2014 |
| Размер файла | 938,3 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/
Минобрнауки России
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
"Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)"
Факультет Информационных технологий и управления
Кафедра Автоматизации процессов химической промышленности
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема: "Проектная компоновка управляющих вычислительных комплексов" Специальность 220301 Автоматизация технологических процессов и производств
Дисциплина: Управляющие вычислительные комплексы
Руководитель,
Заведующий кафедрой Русинов Л.А.
Санкт-Петербург 2013
Исходные данные к проекту
Контроллер FP2 фирмы Matsushita
Таблица 1 - Исходные данные (вариант 3):
|
МПУ |
Уча-сток |
Датчики аналоговые |
Датчики дискретные |
Исполнительные механизмы |
Расстояние (м) |
||||||||||
|
ДТП 250 |
ДТП 600 |
ДТП 1000 |
ДТ |
ДНЗ |
ДНИ |
ДДП |
ДДЭС |
ДИМ |
ЭИМ |
ПИМ |
ЦПУ - МПУ |
МПУ - ТОУ |
|||
|
Вариант 3 |
|||||||||||||||
|
1 |
1 |
9 |
- |
- |
11 |
9 |
- |
12 |
3 |
3 |
3 |
- |
350** |
120 |
|
|
2 |
11 |
- |
3 |
6 |
- |
17 |
9 |
1 |
7 |
5 |
5 |
||||
|
3 |
5 |
7 |
- |
9 |
5 |
- |
7 |
1 |
5 |
2 |
- |
||||
|
4 |
5 |
- |
- |
5 |
- |
7 |
13 |
3 |
4 |
3 |
- |
||||
|
5* |
- |
9 |
- |
15 |
9 |
- |
5 |
3 |
- |
- |
17 |
||||
|
2 |
1 |
10 |
- |
- |
9 |
- |
5 |
5 |
3 |
9 |
4 |
- |
150 |
||
|
2* |
7 |
2 |
3 |
8 |
3 |
- |
7 |
3 |
- |
3 |
10 |
||||
|
3 |
- |
9 |
6 |
13 |
- |
11 |
9 |
- |
9 |
8 |
- |
||||
|
4 |
- |
- |
- |
6 |
5 |
- |
13 |
5 |
6 |
2 |
6 |
||||
|
5 |
- |
- |
- |
13 |
4 |
- |
13 |
5 |
3 |
5 |
- |
||||
|
6 |
Условные обозначения:
ДТП - датчики температуры (в скобках указан их диапазон температуры, оС);
ДТ - датчики с токовым сигналом;
ДНЗ - датчики напряжения заземленные;
ДНИ - то же, изолированные от земли;
ДДП - датчики типа "сухой контакт";
ДДЭС - то же, экстренной сигнализации;
ДИМ - электродвигательные ИМы;
ЭИМ - электромагнитные ИМы;
ПИМ - пневматические ИМы.
Значком: * отмечены пожаро - и взрывоопасные участки, а значком ** - максимальное расстояние ЦПУ-МПУ.
Перечень вопросов, подлежащих разработке
Введение
Описание контроллера и используемых модулей
Конфигурирование контроллера (таблица компоновки)
Общая структура системы автоматизации
Описание схемы внешних проводок (для одного МПУ)
Заказная спецификация
Перечень графического материала:
2 листа формата А1 (структурная схема РСУ с отображение топологии системы и схемы соединения устройств полевой автоматики с модулями УСО в пределах МПУ1)
Требования к программному обеспечению:
Текстовый редактор "Microsoft Word 2007" и графический редактор "Компас-3D LT V12".
Дата выдачи задания 01.11.2013
Дата представления проекта к защите 25.12.2013
Заведующий кафедрой ________________ Л.А. Русинов
Руководитель, к. т. н., доцент _______________ Н.А. Сягаев
Задание принял к выполнению _______________ А.В. Федотко
Содержание
- Введение
- 1. Основные требования и особенности ПТК
- Описание ПТК
- Сетевые модули
- 2. Барьеры искробезопасности
- KFD2-UT2-Ex2
- KFD2-STC4-Ex2
- KFD2-SR2-Ex2. W
- KFD2-SCD2-Ex2. LK
- 3. Общая структура системы автоматизации
- 4. Описание схемы внешних проводок
- Список использованных источников
Введение
Целью курсового проекта является ознакомление с техническим обеспечением РСУ на базе программно-технических комплексов (ПТК), включающих контроллеры различных классов, рабочие станции соевые коммуникации и т.п. В проект входит ознакомление с требованиями к ПТК, изучение структуры выбранных ПТК, подключение ПТК к модельному объекту проектная компоновка ПТК.
1. Основные требования и особенности ПТК
Одним из самых важных требований к ПТК является требование обеспечения высокой надежности при работе в условиях больших перепаде" температур, запыленности, вибраций и т.п.
Для обеспечения высокой надежности ПТК применяется:
· функционально-модульное построение устройств и блоков;
· эффективная система тестового контроля;
· тренировка готовых изделий перед передачей заказчику;
· резервирование аппаратуры ПТК
Для повышения надежности работы ПТК должны быть приняты самые серьезные меры по улучшению качества питающей сети и защите от помех (использование сетевых фильтров, источников бесперебойного питания ИБП и др.).
У современных ПТК среднее время наработки на отказ составляет 50 тысяч часов и более. Однако желательно ещё большую наработку на отказ. Для этого организуют дублированные комплексы (резервирование). В этом случае один из контролеров является - управляющим, а второй - следящим.
Важным качеством ПТК, необходимым для реализации современных АСУТП, является возможность организации иерархических и распределенных структур, что предполагает организацию сети и связь по сети с другими ПТК или ЭВМ, установленными в различных службах предприятия, и с другими процессорами или контроллерами в рамках данной РСУ. Наличие развитых программно-технических средств сетевой поддержки является важным требованием к ПТК.
Особенностью ПТК, используемых непосредственно для управления, является наличие развитого УСО. Эти модули выполняются на вставных платах, либо в стандарте процессора, либо в стандарте автономного блока, в котором они устанавливаются.
вычислительный комплекс управляющий автоматизация
В современных ПТК с целью экономии расхода кабелей и снижения влияния помех модули УСО объединяются в отдельные блоки, располагаемые в непосредственной близости от датчиков и связываемые с контроллером по каналам цифрового последовательного интерфейса, например, RS485.
Эти модули имеют микропроцессорное управление и реализуют также ряд функций первичной обработки информации (линеаризацию, масштабирование, различные коррекции, в том числе и на изменение окружающей температуры, и т.п.). Кроме того, они часто позволяют проводить настройку параметров и тестирование с пульта рабочей станции.
Выбор конкретного состава модулей, необходимого для данного объекта, выполняется в процессе проектной компоновки ПТК. Результатом компоновки является заказная спецификация на ПТК.
ПТК поставляется с системным (базовым) и сетевым программным обеспечением, а прикладное обеспечение, реализующее конкретные операции по управлению объектом, создается уже на месте пользователем.
Базовое программное обеспечение обычно включает:
· операционную систему реального времени с малым временем реагирования для задач сбора информации, аналогового и логического управления, регистрации аварийных ситуаций и др.;
· драйверы управления периферией;
· текстовую (диагностическую) систему для анализа состояния аппаратуры ПТК;
· комплект программ для метрологической аттестации моделей УСО.
Сетевое программное обеспечение поддерживает определенные промышленные и локальные сети, что делает возможным обмен технологической информацией по линиям связи как между различными устройствами внутри РСУ, так и с заинтересованными службами предприятия.
Прикладное обеспечение составляется пользователем, как правило, на том или ином технологическом языке, предусмотренном стандартом МЭК IEC-1131.
Использование языков высокого уровня (в том числе и упрощенных) облегчает программирование задач верхнего уровня управления производством (задач АСУТП), задач поиска информации и сравнения, таблиц и протоколов. Эти функции, а также функции операторского интерфейса, развитию которого в последнее время уделяется большое внимание, реализуются с помощью пакетов программ, получивших общее название SCADA-систем.
Описание ПТК
При выборе ПТК необходимо учитывать:
· стоимость технологического и программного обеспечения, а также затраты на установку, пуск, наладку, эксплуатацию и обучение персонала;
· надежность, гибкость, ремонтопригодность, масштабируемость;
· простоту конфигурирования, тип БД, графические возможности;
· возможности модернизации.
В данном курсовом проекте мы будем изучать ПТК на базе контроллера FP2 фирмы Matsushita. Поскольку заданная АСУТП имеет в своем составе взрывоопасные участки, необходимо использовать барьеры искрозащиты.
Промышленные контроллеры серии FP2 спроектированы с учетом тенденций в современной промышленной автоматике. Они идеально подходят для решения задач управления машинами и механизмами, для автоматики зданий, для управления и сбора данных.
Система управления состоит из четырех составляющих: модуля ЦПУ, источника питания, кросс-панели и модуля расширения, комбинируемых в зависимости от задачи пользователя.
Основные конфигурации контроллера FP2 включают сборки на пассивных кросс-платах с 5,7,9,12 и 14 слотами для модулей (рис.1). При этом в случае необходимости к основной плате с ЦПУ (кроме 5-ти слотовой платы) может быть подключена одна плата расширения, снабженная блоком питания. В качестве платы расширения может быть использована любая пассивная плата, кроме 5-ти слотовой. Для соединения платы расширения с основной платой используется кабель FP2-EC с разъемами длиной 60см (рисунок 1).
Рисунок 1 - Вид типовой сборки контроллера
Модули в кроссовой плате могут располагаться в произвольном порядке, кроме модулей питания и ЦПУ, которые занимают первые слоты слева: модуль питания, модуль ЦПУ и далее модули УСО. При компоновке контроллера должны учитываться ограничения на ток потребления и количества модулей одного типа на кросс-плате (таблица 1).
Таблица 2 - Ограничения на использование модулей в различных конфигурациях FP2
|
Кросс-платы |
Источники питания |
Модули ЦПУ |
||||||||
|
Конфигурация |
На 5 модулей |
Тип на 7-, 9-, 12 - и 14 модулей |
2,5 А 100 VAC |
2,5 А 200 VAC |
5 А от 100 до 240 VAC |
Стандартный |
Модуль ЦПУ с 64 входами (2 модуля) |
Модуль ЦПУ с аналоговыми входами/выходами |
Модуль ЦПУ с модулем S-Link (2 модуля) |
|
|
Основной набор (модули ЦПУ). Самая распространенная конфигурация |
Возможно |
Возможно |
Возможно |
|||||||
|
Плата расширения (источник питания установлен на плате расширения) |
Невозможно |
Невозможно |
Возможно |
Невозможно |
Таблица 2 - Продолжение
|
Конфигурация |
Модули ввода (любые типы) |
Модули вывода (любые типы) |
Модули ввода/вывода (любые типы) |
Интеллектуальные модули |
|||||||||
|
Модуль позиционирования |
Модуль аналоговых входов |
Модуль аналоговых выходов |
Ведущий модуль Profibus FMS/DP |
Ведущий модуль Profibus DP |
Модуль одноранговой сети |
Модуль 8-LINK |
Модуль последовательных портов |
Модуль связи с компьютером |
|||||
|
Основной набор |
Возможно |
Возможно |
Возможно (^4 ^6) |
Возможно (^1 ^5) |
Возможно |
Возможно (^3 ^5) |
|||||||
|
Плата расширения |
Возможно |
Возможно |
Невозможно |
Возможно (^2) |
Возможно |
Невозможно |
Стандартный модуль ЦПУ (FP2-C1) может быть применен в любых конфигурациях контроллера. Модули FP2-C1D и FP2-C1А предназначены в основном для небольших систем с дискретными и аналоговыми каналами соответственно. Эти модули занимают по 2 слота на кросс-плате. Модули потребляют большой ток от источника питания, что должно учитываться при его выборе (таблица 3).
Таблица 3 - Токи потребления модулей ЦПУ
|
Модули ЦПУ FP2 |
Тип модуля |
Потребляемый ток, мА |
|
|
FP2-C1 |
410 |
||
|
FP2-C1D |
530 |
||
|
FP2-C1A |
1100 |
||
|
FP2-C1SL |
630 |
Стандартный модуль ЦПУ FP2-C1 может управлять до 12 модулями на основной плате и до 25 модулями с платой расширения (это порядка 1600 каналов входов/выходов). В случае использования удаленных модулей УСО со связью по сетям MEWNET, S-LINKили PROFIBUS число каналов УСО возрастает более чем вдвое. Модуль имеет память программ в 16К шагов с возможностью расширения в 2 раза и большую память данных (4000 внутренних реле, 1000 таймеров (счетчиков) и регистровую память на 8000 слов). Модуль имеет стандартный порт RS232 для связи с рабочей станцией или ЭВМ (дальность 15м) и выход на модем. Модули ввода дискретных сигналов постоянного тока.
Контроллер FP2 имеет в своем составе модули расширения для ввода дискретных сигналов: FP2-16XD2 (с клеммным соединителем с линиями датчиков) и FP2-64XD2 (с разъемом) - рис.4. Эти модули имеют соответственно 16 и 64 канала. Кроме того, дискретные сигналы (64 линии) могут быть поданы на специализированный модуль ЦПУ FP2-C1D. Характеристики модулей приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Характеристики модулей дискретного ввода
|
Характеристика |
Модуль FP2-16XD2 |
Модуль FP2-64XD2; ЦПУ FP2-C1D |
|
|
Число каналов |
16 |
64 (2 группы по 32) |
|
|
Гальваническая развязка |
Оптронная |
Оптронная |
|
|
Номинальное Uвх, В |
12 - 24 |
24 |
|
|
Максимальный Iвх, мА |
10 |
5 |
|
|
Потребляемый модулем ток от источника питания контроллера, мА |
80 |
100 |
Модули вывода дискретных сигналов постоянного тока.
Модули вывода дискретных сигналов представлены более широко: это прежде всего модули вывода FP2-Y16T и FP2-Y16P - 16 каналов с клеммным соединителем и открытым коллектором на npn и pnp транзисторах соответственно. Аналогичные модули на 64 канала с разъемами: FP2-Y64T и FP2-Y64P. Кроме того, в комплекте модулей УСО FP2 имеются релейные модули вывода FP2-Y6R (6 каналов) и FP2-Y16R (16 каналов). Характеристики модулей приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Характеристики модулей вывода дискретных сигналов
|
Характеристика |
Модули FP2-Y16T, FP2-Y16P |
Модули FP2-Y64T, FP2-Y64P |
Модули FP2-Y6R*) |
Модули FP2-Y16R*) |
|
|
Число каналов |
16 (2x8) |
64 (2x32) |
6 (3x2) |
16 (2x8) |
|
|
Гальваническая развязка |
Оптронная |
Оптронная |
Оптронная |
Оптронная |
|
|
Напряжение нагрузки (внешнего источника), В |
5 - 24 |
5 - 24 |
250 (AC), 30 (DC) |
250 (AC), 30 (DC) |
|
|
Максимальный ток нагрузки, А |
0,6 |
0,1 |
5 |
2 |
|
|
Ток потребления от источника питания контроллера, мА |
100 |
250 |
70 |
120 |
|
|
*) Для питания реле эти модули требуют дополнительного источника напряжения 24В DC |
Модули ввода/вывода дискретных сигналов постоянного тока.
В составе FP2 есть комбинированные модули ввода/вывода FP2-XY64D2T и FP2-XY64D2P. Модули имеют по 32 канала на вход и выход с разъемом для соединения с внешними устройствами и характеристиками, по входам совпадающими с характеристиками модулей FP2-64XD2, а по выходам - с модулями FP2-Y64T, FP2-Y64P.
Модули ввода аналоговых сигналов постоянного тока.
Аналоговые сигналы в FP2 принимаются отдельным модулем УСО FP2-AD8 (8 каналов) и специализированным ЦПУ (для малых систем) FP2-C1A (4 канала на ввод и 1 на вывод). Оба модуля имеют клеммный блок для соединения с датчиками и характеристики, приведенные в таблице 6. Каждый канал может быть автономно настроен на любой допустимый диапазон входного напряжения, в том числе на приме сигналов от термопар и термометров сопротивления, с помощью переключателей на задней панели модулей. Модуль ЦПУ FP2-C1A может быть установлен только на кросс-плате ЦПУ (а не на плате расширения).
Таблица 6 - Характеристики модулей аналоговых вводов
|
Характеристики |
FP2-AD8 |
FP2-C1A |
|
|
Количество каналов (автономная настройка каждого канала) |
8 |
4 |
|
|
Входной сигнал |
Напряжение |
10В; 2 - 5В; 100мВ |
|
|
Ток |
20мА; 4 - 20мА |
||
|
Термопара |
S (0-15000C); J (-200+7000C); K (-200+10000C); T (-200+2500C); R (0-15000C) |
||
|
Термосопротивление |
Pt100 (-100+5000C); Pt1000 (-100+100 0C) |
||
|
Погрешность |
1%; 16 бит |
||
|
Гальваническая развязка |
Между входами и внутренней схемой (между каналами нет) |
||
|
Потребляемый модулем ток от источника питания, мА |
500 |
1060 |
Модули вывода аналоговых сигналов постоянного тока.
Вывод аналоговых сигналов в FP2 осуществляется модулем УСО FP2-DA4 (4 канала), кроме того, специализированный ЦПУ FP2-C1A также содержит 1 канал вывода. Оба модуля имеют клеммный блок для соединения с датчиками и характеристики, приведенные в таблице 7. Модули могут выдавать аналоговый сигнал напряжения или тока в зависимости от положения переключателей на задней панели, характеристики модулей приведены в таблице 7.
Таблица 7 - Характеристики модулей аналогового вывода
|
Характеристики |
FP2-DA4 |
FP2-C1A |
|
|
Количество каналов (автономная настройка каждого канала) |
4 |
1 |
|
|
Выходной сигнал |
Напряжение |
10В (нагрузка - до10мА) |
|
|
Ток |
0 - 20мА (нагрузка - до 300ом) |
||
|
Погрешность |
1%; 16 бит |
||
|
Гальваническая развязка |
Между входами и внутренней схемой (между каналами нет) |
||
|
Потребляемый модулем ток от источника питания, мА |
600 |
1060 |
Сетевые модули
В составе контроллера FP2 имеются модули выхода на сеть PROFIBUS FMS (для систем управления высокого уровня - универсальный модуль FP2-FMS/DP-M) и PROFIBUS DP (для управления распределенными полевыми устройствами от простых модулей до контроллеров FP1 и FP0 - модуль FP2-DP-M). Универсальный модуль FP2-FMS/DP-M может поддерживать работу обеих сетей одновременно. Количество станций в сети - до 125.
В кросс-платы может быть установлено до 2 модулей PROFIBUS; скорость передачи - от 9,6 кбит/с (расстояние - до 1200 м без репитера и 4800 м - с репитером) до 12 Мбит/с (расстояние - до 100 м без репитера и 400 м - с репитером). Порт - 9-контактное гнездо в стандарте RS485. Примеры организации сетей приведены на рис. 9.
Для связи контроллеров между собой может быть использована сеть MEWNET (модуль FP2-MW). В сеть MEWNET может быть объединено до 32 контроллеров FP2 при скорости передачи 250кбит/с (расстояние - до 1200м) и 500кбит/с (расстояние до 800м). Кабель - витая пара, порт RS485.
Для связи контроллера FP2 с компьютером или операторской панелью без организации сети может использоваться модуль FP2-CCU, обеспечивающий связь через интерфейс RS232.
Модули питания
В состав оборудования контроллера FP2 входит три типа источников питания (таблица 8). Источники питания устанавливаются в кросс-плату всегда в первый левый слот. Питание от этих модулей (5В постоянного тока) передается на остальные модули по внутренней шине кросс-платы. Однако каждому модулю ввода-вывода требуется для питания входных/выходных каналов напряжение от внешнего источника постоянного тока 24В.
Таблица 8 - Характеристики модулей питания
|
Характеристика |
FP2-PSA1 |
FP2-PSA2 |
FP2-PSA3 |
||
|
Вход |
Напряжение, В (АС) |
100 - 120 |
200 - 240 |
100 - 240 |
|
|
Потребляемый ток, А |
0,5 |
0,2 |
0,7 - 0,4 |
||
|
Напряжение, В (DC) |
5 |
||||
|
Ток нагрузки, А |
2,5 |
2,5 |
5,0 |
2. Барьеры искробезопасности
Вид взрывозащиты "искробарьерная электрическая цепь" основывается на поддержании искробезопасного тока (напряжения, мощности или энергии) в электрической цепи. При этом под искробезопасным током (напряжением, мощностью или энергией) имеется в виду наибольший ток (напряжение, мощность или энергия) в электрической цепи, образующий разряды, который не вызывает воспламенения взрывоопасной смеси в предписанных соответствующими стандартами условиях испытаний.
К такого рода стандартам можно отнести: ГОСТ 22782.5-78 "Электрооборудование взрывозащищенное с видом взрывозащиты искробезопасная электрическая цепь" или международные стандарты IEC 79-3 Spark Test Apparatus for Intrinsically Safe Circuits, IEC 79-11 Construction and Test of Intrinsically and Associated Apparatus.
Искробезопасным электрооборудованием является электрооборудование, у которого внешние и внутренние электрические цепи искробезопасны. Полевое (внешнее) оборудование (выходные элементы, преобразователи "ток-давление", клапаны соленоидов и т.д.), применяющиеся во взрывоопасных зонах, должно быть сертифицировано на искробезопасность. Сертификация основывается на максимальном уровне энергии (группа газа) и величине температуры самовоспламенения.
В элементах, от которых зависит искробезопасность цепи, должны быть предусмотрены меры, повышающие надежность. В электрической цепи не должно быть элементов, нагруженных больше, чем на 2/3 номинальных значений тока, напряжения или мощности. Элементы, которые не соответствуют этим требованиям, должны рассматриваться как повреждаемые.
В рассматриваемой схеме ПТК используются барьеры искробезопасности (БИС) фирмы Pepperl+Fuchs.
Все БИС являются активными (имеют гальваническую развязку) и габарит (ширина-высота-глубина): 8х92х112 мм - одноканальные и 16х92х112 - двухканальные БИС с монтажом на стандартную 35 мм DIN-рейку в безопасной зоне.
Подключение кабеля с помощью винтовых клемм, провода до 2,5мм2.
Предельные условия окружающей среды:
Рабочая температура: от 0 до 60 оС.
Температура хранения: от - 20 до +70 оС.
Относительная влажность: 5-90% без конденсации (до +35 оС).
БИС для связи датчиков температуры с контроллером
KFD2-UT2-Ex2
KFD2-UT2-Ex2 предназначен для подключения термосопротивлений (2-, 3-, 4-х проводная схема) и термопар любых типов, в том числе российских. Также возможно использование этого прибора с любыми другими источниками милливольтовых сигналов. На выходе обеспечивается линеаризованный сигнал 0/4…20 мА. Установка параметров осуществляется с помощью соответствующего программного обеспечения PACTware (доступно бесплатно). Вход гальванически изолирован от выхода и от входа для программирования, благодаря чему программирование прибора может осуществляться без остановки процесса, с подключенными измерительными цепями.
Два канала (модель Ex2)
Выход 0/4…20 мА
Напряжение питания 24 В пост. тока
Может использоваться с любыми термосопротивлениями и термопарами, в том числе российскими
Подключение термосопротивлений по двух-, трех-, четырехпроводной схеме
Конфигурируется с помощью персонального компьютера
Возможен монтаж в зоне 2
На рисунке 2 показана структурная схема БИС KFD2-UT2-Ex2
БИС для связи аналоговых входов контроллера с полевыми устройствами
KFD2-STC4-Ex2
Данный барьер запитывает двухпроводный преобразователь во взрывоопасной зоне и передает аналоговые сигналы из взрывоопасной зоны в безопасную. На аналоговые сигналы могут накладываться цифровые сигналы с возможностью передачи в оба направления.
Рисунок 2 - Структурная схема БИС KFD2-UT2-Ex2
Двухканальный
Монтаж приборов допустим в зоне 2
2 гальванически изолированных выхода
Напряжение питания 24 В DC
поддержка HART до 7.5 кГц (-3 дБ)
ЭМС в соответствии с NAMUR NE 21
Рисунок 3 - Структурная схема БИС KFD2-STC4-Ex2
БИС для связи дискретных входов контроллера с полевыми устройствами
KFD2-SR2-Ex2. W
Барьер для контактных/бесконтактных переключателей предназначен для передачи дискретных сигналов из взрывоопасной зоны. Входы могут использоваться как для подключения датчиков в соответствии с NAMUR (DIN EN 60947-5-6), так и для подключения обычных контактов. Входы, выходы и цепь питания гальванически изолированы друг от друга.
Двухканальный
Напряжение питания 24 В пост. тока
Релейный выход
Пригоден для монтажа в зоне 2
Рисунок 4 - Структурная схема БИС KFD2-SR2-Ex2. W
БИС для связи аналоговых выходов контроллера с полевыми устройствами
KFD2-SCD2-Ex2. LK
KFD2-SCD2-Ex2. LK передает сигнал 4…20мА из безопасной во взрывоопасную зону. Барьеры KFD2-SCD2-Ex2. LK предназначены для использования в цепях управления клапанами, преобразователями ток давление, позиционерами.
Данные барьеры поддерживают HART сигнал. Стандартно барьеры поставляются с клеммными блоками KF-STP-BU и KF-STP-GN, которые имеют отверстия для пробников и портативных HART устройств. Отслеживание обрыва цепи происходит при превышении сопротивления цепи 800 Ом, а короткого замыкания при сопротивлении ниже 50 Ом. Во время обрыва или КЗ входное сопротивление >100Ком, по левой ток <1мА и горит красный индикатор ошибки.
Двухканальный
Поддерживает HART Сигнал
Отслеживание короткого замыкания и разрыва цепи
Пригоден для монтажа в зоне 2.
Точность 0,1%
Рисунок 5 - Структурная схема БИС KFD2-SCD2-Ex2. LK
Таблица 9 - Проектная компоновка ПТК
|
№ |
Модуль |
ДТП 250 |
ДТП 600 |
ДТП 1000 |
ДТ |
ДНЗ |
ДНИ |
ДДП |
ДДЭС |
ДИМ |
ЭИМ |
ПИМ |
|
|
МПУ 1 |
|||||||||||||
|
Участок 1 |
|||||||||||||
|
1.4 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
1.5 |
FP2-AD8 |
9 |
|||||||||||
|
2.5 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
2.6 |
FP2-AD8 |
9.11 |
1.5 |
||||||||||
|
2.7 |
FP2-AD8 |
6.9 |
|||||||||||
|
2.8 |
FP2-16XD2 |
1.12 |
|||||||||||
|
2.9 |
FP2-16XD2 |
1.3 |
|||||||||||
|
2.10 |
FP2-Y16R |
1.3 |
1.3 |
||||||||||
|
Участок 2 |
|||||||||||||
|
1.4 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
1.5 |
FP2-AD8 |
9.11 |
1.3 |
||||||||||
|
2.5 |
FP2-AD8 |
1.6 |
1.2 |
||||||||||
|
2.6 |
FP2-AD8 |
3.10 |
|||||||||||
|
2.7 |
FP2-AD8 |
11.17 |
|||||||||||
|
2.8 |
FP2-16XD2 |
1.9 |
|||||||||||
|
2.9 |
FP2-16XD2 |
1 |
|||||||||||
|
2.10 |
FP2-Y16R |
1.7 |
|||||||||||
|
2.11 |
FP2-Y16R |
1.5 |
|||||||||||
|
2.12 |
FP2-DA4 |
1.4 |
|||||||||||
|
2.13 |
FP2-DA4 |
5 |
|||||||||||
|
Участок 3 |
|||||||||||||
|
1.4 |
FP2-AD8 |
1.5 |
1.2 |
||||||||||
|
1.5 |
FP2-AD8 |
3.7 |
|||||||||||
|
2.5 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
2.6 |
FP2-AD8 |
9 |
1.5 |
||||||||||
|
2.7 |
FP2-16XD2 |
1.7 |
|||||||||||
|
№ |
Модуль |
ДТП 250 |
ДТП 600 |
ДТП 1000 |
ДТ |
ДНЗ |
ДНИ |
ДДП |
ДДЭС |
ДИМ |
ЭИМ |
ПИМ |
|
|
2.9 |
FP2-Y16R |
1.5 |
1.2 |
||||||||||
|
2.11 |
FP2-16XD2 |
1 |
|||||||||||
|
Участок 4 |
|||||||||||||
|
1.5 |
FP2-AD8 |
1.4 |
|||||||||||
|
1.6 |
FP2-AD8 |
5 |
|||||||||||
|
2.6 |
FP2-AD8 |
1.2 |
|||||||||||
|
2.7 |
FP2-16XD2 |
1.9 |
|||||||||||
|
2.8 |
FP2-16XD2 |
10.13 |
|||||||||||
|
2.10 |
FP2-Y16R |
1.4 |
1.3 |
||||||||||
|
2.11 |
FP2-16XD2 |
1.3 |
|||||||||||
|
2.12 |
FP2-AD8 |
3.5 |
1.5 |
||||||||||
|
2.13 |
FP2-AD8 |
6.7 |
|||||||||||
|
Участок 5 |
|||||||||||||
|
1.4 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
1.5 |
FP2-AD8 |
9 |
|||||||||||
|
2.5 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
2.6 |
FP2-AD8 |
9.15 |
1 |
||||||||||
|
2.7 |
FP2-AD8 |
2.9 |
|||||||||||
|
2.8 |
FP2-16XD2 |
1.5 |
|||||||||||
|
2.9 |
FP2-16XD2 |
1.3 |
|||||||||||
|
2.10 |
FP2-DA4 |
1.4 |
|||||||||||
|
2.11 |
FP2-DA4 |
5.8 |
|||||||||||
|
2.12 |
FP2-DA4 |
9.12 |
|||||||||||
|
2.13 |
FP2-DA4 |
13.16 |
|||||||||||
|
2.14 |
FP2-DA4 |
17 |
|||||||||||
|
МПУ 2 |
|||||||||||||
|
Участок 1 |
|||||||||||||
|
1.4 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
1.5 |
FP2-AD8 |
9.10 |
|||||||||||
|
№ |
Модуль |
ДТП 250 |
ДТП 600 |
ДТП 1000 |
ДТ |
ДНЗ |
ДНИ |
ДДП |
ДДЭС |
ДИМ |
ЭИМ |
ПИМ |
|
|
2.5 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
2.6 |
FP2-AD8 |
9 |
1.5 |
||||||||||
|
2.7 |
FP2-16XD2 |
1.5 |
|||||||||||
|
2.8 |
FP2-16XD2 |
1.3 |
|||||||||||
|
2.9 |
FP2-Y16R |
1.9 |
|||||||||||
|
2.10 |
FP2-Y16R |
1.4 |
|||||||||||
|
Участок 2 |
|||||||||||||
|
1.4 |
FP2-AD8 |
1.7 |
1 |
||||||||||
|
1.5 |
FP2-AD8 |
2 |
1.3 |
||||||||||
|
2.5 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
2.6 |
FP2-AD8 |
1.3 |
|||||||||||
|
2.7 |
FP2-16XD2 |
1.7 |
|||||||||||
|
2.8 |
FP2-16XD2 |
1.3 |
|||||||||||
|
2.9 |
FP2-Y16R |
1.3 |
|||||||||||
|
2.10 |
FP2-DA4 |
1.4 |
|||||||||||
|
2.11 |
FP2-DA4 |
5.8 |
|||||||||||
|
2.12 |
FP2-DA4 |
9.10 |
|||||||||||
|
Участок 3 |
|||||||||||||
|
1.4 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
1.5 |
FP2-AD8 |
9 |
1.6 |
||||||||||
|
2.5 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
2.6 |
FP2-AD8 |
9.13 |
9.11 |
||||||||||
|
2.7 |
FP2-AD8 |
1.8 |
|||||||||||
|
2.8 |
FP2-16XD2 |
1.9 |
|||||||||||
|
2.9 |
FP2-Y16R |
1.8 |
|||||||||||
|
2.10 |
FP2-Y16R |
9 |
1.8 |
||||||||||
|
Участок 4 |
|||||||||||||
|
2.4 |
FP2-AD8 |
1.6 |
1.2 |
||||||||||
|
2.5 |
FP2-AD8 |
3.5 |
|||||||||||
|
№ |
Модуль |
ДТП 250 |
ДТП 600 |
ДТП 1000 |
ДТ |
ДНЗ |
ДНИ |
ДДП |
ДДЭС |
ДИМ |
ЭИМ |
ПИМ |
|
|
2.6 |
FP2-16XD2 |
1.13 |
|||||||||||
|
2.8 |
FP2-Y16R |
1.6 |
1.2 |
||||||||||
|
2.9 |
FP2-16XD2 |
1.5 |
|||||||||||
|
2.11 |
FP2-DA4 |
1.4 |
|||||||||||
|
2.12 |
FP2-DA4 |
5.6 |
|||||||||||
|
Участок 5 |
|||||||||||||
|
2.5 |
FP2-AD8 |
1.5 |
|||||||||||
|
2.6 |
FP2-16XD2 |
1.3 |
|||||||||||
|
2.7 |
FP2-16XD2 |
4.13 |
|||||||||||
|
2.9 |
FP2-16XD2 |
1.5 |
|||||||||||
|
2.10 |
FP2-Y16R |
1.3 |
1.5 |
||||||||||
|
2.13 |
FP2-AD8 |
6.13 |
|||||||||||
|
2.14 |
FP2-AD8 |
1.4 |
3. Общая структура системы автоматизации
В данном курсовом проекте рассматривается технологический управления (ТОУ), имеющий два независимых, но связанных по сети местных пункта управления (МПУ). На 1-ом МПУ стоит 8 контроллеров FP2 фирмы Matsushita, на 2-ом МПУ стоит 7 контроллеров FP2 этой же фирмы. По сети Ethernet оба МПУ связаны с центральным пунктом управления. Каждый МПУ разделен на 5 участков. На обоих МПУ связь между выносными модулями и центральными контроллерами обеспечивается сетью MEWNET (модуль FP2-MW). В пределах одного МПУ связь центральных контроллеров с сетевыми модулями FP2-FMS/DP-M осуществляется посредством стандарта последовательной передачи данных Profibus.
Для каждого МПУ предусмотрено автоматизированное рабочее место (АРМ). Связь контроллеров в пределах одного МПУ, а также двух МПУ с ЦПУ реализована через концентратор. В последнем случае имеется возможность обмена данными по всей сети завода.
На технологических участках установлены датчики температуры (ДТП) трех типов, по верхней границе измерения - 250, 600 и 1000 oC. В качестве первых, используются термопреобразователи сопротивления ТСПУ Метран-205 (НСХ Pt100). Для измерения температуры до 600 oC используются железо-константановые термопары ТЖК (НСХ J). Для температур до 1000 oC - хромель-алюмелевые термопары ТХА (НСХ K).
При разработке схемы, предполагается, что все использованные при построении АСУТП токовые датчики (ДТ) имеют унифицированный выходной сигнал 4-20 мА, датчики напряжения (изолированные ДНИ и заземленные ДНЗ) - стандартные выходные сигналы ±50 мВ, ±100 мВ или ±1 В. Дискретные датчики (ДДП), в том числе датчики экстренной сигнализации (ДДЭС), имеют тип "сухой контакт" и требуют питания от источника постоянного напряжения 24В.
В случае применения пневматических исполнительных механизмов к модулю аналового выхода через гальваническую развязку подключается электропневматический преобразователь ЭПП.
Приборы, установленные на взрывоопасных участках, подключены к контроллеру через барьеры искрозащиты (БИС) фирмы Pepperl+Fuchs.
4. Описание схемы внешних проводок
В данном курсовом проекте рассмотрена схема внешних проводок 1-го МПУ. Данный МПУ состоит из 5 участков, последний из которых является взрыво - и пожароопасным. Схема соединений выполнена без масштаба и действительного расположения приборов и средств автоматизации. На схеме показаны кабели связи между приборами и средствами автоматизации. Номера кабелей показаны в окружностях на соответствующих линиях. Кроме того, для кабелей указано количество занятых и свободных жил. Марка, количество кабелей и сечение жил приводится в экспликации, находящейся в правой верхней части чертежа.
В качестве примера рассмотрим 1-й участок.
На данном участке 9 термометров сопротивления подводятся индивидуальными кабелями к выносным модулям аналогового ввода FP2-AD2 фирмы Matsushita, расположенных на расстоянии 40 метров от объекта.
Оставшиеся датчики подводятся индивидуальными кабелями КРВГ (кабель контрольный (К), изоляция из резины (Р), оболочка из поливинилхлоридного пластика (В), голый (Г)) к клемным соединителям на расстояние 5 метров. После клемного соединителя прокладка кабеля осуществляется в магистральных многожильных кабелях до соответствующих модулей контроллера (FP2-AD2 - для аналогового ввода, FP2-16XD2 - для дискретного ввода, FP2-Y16R - для дискретного вывода и FP2-DA4 для аналогового вывода).
Непосредственно на первом участке используются клемные соединители КС-32 (для 16 проводов от ДТ, 8 - от ДНЗ и 6 от ДДЭС), КС-48 (для 10 проводов от ДНЗ, 24 - от ДДП и 9 - от ДИМ) и КС-16 (для 6 проводов от ДТ и 6 - от ЭИМ). После этих КС используются магистральные многожильные кабели КРВГ на 27, 19,7 и 4 жилы. Сечение термометров сопротивления, ДТ, ДНЗ, ДДП, ДДЭС составляет 1 мм2, а сечение ДИМ и ЭИМ - 2,5 мм2.
В данном курсовом проекте для подключения термопар используются термоэлектродные кабели ТЖК-ПВ 4х0,5 (для термопары на 600 oC) и ТХА-ПВ 4х0,5 (для термопары на 1000 oC).
На 5-ом, взрывоопасном участке, в соответствии с требованиями безопасности, на безопасном расстоянии от ТОУ установлены барьеры искрозащиты:
KFD2-UT2-Ex2 - для датчиков: ДТП;
KFD2-STC4-Ex2 - для датчиков ДТ, ДНЗ;
KFD2-SR2-Ex2. W - для ДДП, ДДС;
KFD2-SCD2-Ex2. LK - для ПИМ.
До БИС использованы контрольные кабели КРНГ 4х1 и полевая аппаратура во взрывозащищенном исполнении.
Для питания БИС и дискретных модулей контроллера FP2 выбраны блоки питания (БП) на 24В.
Рассмотрим на примере контроллера 2-го участка выбор модуля питания:
Модуль дискретного ввода FP2-16XD2 потребляет ток от источника питания контроллера равный 80мА, а модуль дискретного вывода FP2-Y16R - 120мА, модуль аналоговый ввода - FP2-AD8 - 500мА, модуль аналогового вывода FP2-DA4 - 600мА, модуль ЦПУ FP2-C1 - 410мА. На рассматриваемом контроллере 3 модуля FP2-AD8, 2 модуля FP2-16XD2, 2 модуля FP2-Y16R и 2 модуля FP2-DA4. Следовательно, источник питания выбирается из следующего расчета:
410+3·500+2·80+2·120+2·600=3510 мА
Значит, ток нагрузки должен быть более 2,5А (которые обеспечивают модули FP2-PSA1 и FP2-PSA2). Следовательно, выбираем модуль питания FP2-PSA3 с током нагрузки 5А.
Список использованных источников
1. Русинов Л.А. "Проектная компоновка аппаратуры программно-технологических комплексов": методические указания / Л.А. Русинов, Н.А. Сягаев, В.Г. Харазов, В.В. Куркина, Н.А. Чистяков. - Спб.: СПбГТИ (ТУ), 2008. - 33с.
2. Описание контроллера FP2
3. http://www.pepperl-fuchs.ru/main/process/process1/process101. aspx - (Барьеры искрозащиты фирмы pepperl-fuchs)
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Техническая структура и программно-алгоритмическое обеспечение микропроцессорного регулирующего контроллера МПК Ремиконты Р-130. Разработка функциональной схемы контроллера для реализации автоматической системы регулирования. Схема внешних соединений.
контрольная работа [403,6 K], добавлен 18.02.2013Понятие заземления. Рассмотрение различных способов заземления радиотехнических комплексов в разных условиях эксплуатации. Способы защиты от наводок и внешних электромагнитных воздействий на системы коммутации и оборудование, характеристика проблем.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 26.10.2016Классификация и анализ существующих программно-технических средств. Базовые технологии локальных вычислительных сетей, построение и программное обеспечение. Практическая реализация подбора ЛВС для автоматизации работы бухгалтерии. Расчет стоимости.
дипломная работа [386,9 K], добавлен 10.02.2009Структура трехуровневой распределенной автоматизированной системы управления технологическим процессом. Подключение полевых устройств через станцию распределенной периферии. Формирование сигналов в аналоговых модулях. Основные коммуникационные протоколы.
презентация [375,4 K], добавлен 10.02.2014Разработка системы адаптивного аналого-цифрового преобразования (АЦП) на базе однокристального микроконтроллера. Сравнение АЦП различных типов. Анализ способов реализации системы, описание ее структурной схемы, алгоритма работы, программного обеспечения.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 29.06.2012Назначение и классификация роботизированных технологических комплексов (РТК). Место РТК в гибкой автоматизации производства. Основные схемы взаимодействия промышленных роботов с основным и вспомогательным оборудованием. Основные технологические операции.
контрольная работа [437,7 K], добавлен 04.06.2010Системы обеспечения безопасности на предприятии. Проект автоматического регулирования установки АВТ1, характеристика: сырье, реагенты, продукция. Выбор технических средств автоматизации: датчики, преобразователи, контроллеры, исполнительные механизмы.
курсовая работа [229,3 K], добавлен 21.11.2012Процессу внедрения промышленных роботов (ПР) в производство. Типовые варианты компоновки сборочных роботизированных технологических комплексов (РТК). Сборочные промышленные роботы, взаимодействующие с упорядоченной средой. Определение кинематики робота.
контрольная работа [614,0 K], добавлен 19.05.2010Разработка схемы стабилизации температурных режимов при производстве фторидных оптических волокон, схемы системы управления координатным столом. Принцип работы схемы системы управления стабилизации температуры. Выбор элементов схемы и технических средств.
контрольная работа [2,4 M], добавлен 08.06.2009Сущность формирования и функционирования многофункциональных комплексов. Проектирование многофункциональных комплексов на основе дифференциального подхода к проектированию кластеров с интеграцией на уровне комплекса. Строительство спортивных сооружений.
реферат [30,0 K], добавлен 16.04.2012
