4.5.5. Микропроцессорный комплекс пролог 101

Комплекс ПРОЛОГ 101 предназначен для применения в САУ котлоагрегатами с одногорелочными паро-водогрейными котлами, работающими на газе или мазуте. Изготовитель комплекса ООО «Теплоэнергокомплект». В комплект поставки за отдельную плату может включаться один фотодатчик и один усилитель мощности трехпозиционного типа У29М.

ПРОЛОГ 101 осуществляет:

• Автоматический пуск агрегата;

• Регулирование параметров;

• Защиту и блокировки;

• Перевод в «резерв»;

• Самозапуск из «резерва».

Основные функции:

• Формирование специального алгоритма управления пуском и остановом котлоагрегата в одном из шести режимов работы (в зависимости от назначения котлоагрегата и вида топлива).

• Формирование выходных команд для управления работой котлоагрегата, в т.ч.:

– регулирование основного параметра по ПИ-закону;

– регулирование температуры горячей воды в зависимости от температуры наружного воздуха;

– двухпозиционное регулирование уровня воды;

• Защита котлоагрегата при достижении параметрами аварийных состояний с осуществлением светодиодной, знакоцифровой и диспетчерской сигнализации;

• Контроль, светодиодная и знакоцифровая сигнализация состояния устройства, движения исполнительных механизмов.

Технические характеристики:

1. Входные сигналы:

• Изменение состояния контактных и бесконтактных ключей (всего двадцать четыре), коммутирующая способность ключа не менее 15 мА, 3–27 В постоянного тока;

• От двух термопреобразователей сопротивления;

• Постоянного тока 0–10 В;

• От ионизационного детектирующего датчика газового пламени;

• Постоянного тока от минус 1,5 В до минус 10 В при наличии пламени (от фотодатчика пламени горелки типа ФДЧ);

• От электродных датчиков уровня воды, датчиков переменного тока, от индуктивного или реостатного датчика положения исполнительного механизма;

2. Выходные сигналы:

• Изменение состояния выходных контактов реле (всего двадцать);

• Коммутирующая способность ключа 6–220 В; 0,001–0,25 А постоянного и переменного тока;

• Импульсы тока частотой питания для управления катушкой зажигания;

• Напряжение постоянного тока 24 В или импульсы этого напряжения для управления пусковыми устройствами исполнительных механизмов;

3. Потребляемая мощность – не более 45 ВА (без учета мощности, коммутируемой в реле);

4. Масса – не более 13,5 кг;

5. Габаритные размеры – 120303388 мм;

6. Монтаж – щитовой утопленный.

4.6. Электрические регулирующие комплексы

Регулирующие комплексы (РК) предназначены для построения различных систем управления технологическими объектами: от простейших позиционных САР до сложных многоуровневых и многофункциональных систем управления технологическими процессами с развитыми вычислительными и логическими функциями. РК представляют собой наборы различных устройств (приборов, блоков, модулей) функциональных, регулирующих, логических, вычислительных, оперативного управления, усиливающих и др., позволяющие на их основе создавать различные структуры систем управления.

В Государственной системе приборов и средств автоматизации (ГСП) имеется ряд электрических регулирующих комплексов, в частности комплекс приборов «Контур», комплексы блоков «Каскад» и АКЭСР, из которых собирают модули различного функционального назначения, система УБСР для управления электроприводами. Комплекс технических средств «Контур» применяют для регулирования непрерывных технологических процессов, если количество регулируемых величин не превышает 100. Функционально законченными элементами комплекса являются субблоки, из которых комплектуют приборы. Различают измерительные, регулирующие и функциональные субблоки. Измерительные субблоки используются для формирования сигнала рассогласования. Измерительные преобразователи и исполнительные устройства в состав комплекса «Контур» не входят.

Регулирующий комплекс «Каскад» – это агрегатированный комплекс полупроводниковых приборов ГСП. Предназначен для регулирования любых параметров, если информация об их значениях представлена датчиками с унифицированными выходными сигналами 0–5 мА.

Комплекс «Каскад» (рис. 4.12) состоит из трех групп блоков, различающихся по функциональному назначению, месту монтажа и конструктивным особенностям.

Первая группа блоков – панель регуляторов – вырабатывает управляющий сигнал на основе предварительной обработки сигналов от датчиков. Предварительная обработка сигналов, поступающих в «Каскад», может включать в себя операции суммирования, умножения, деления, возведения в степень, извлечения корня и т.п. (вычислительные блоки); дифференцирование и интегрирование (динамические блоки); ввод различных ограничений и коррекция нелинейных статических характеристик объекта (нелинейные блоки); выделение минимального или максимального сигнала для реализации защиты, сигнализации (логические блоки). Блоки первой группы монтируются на вертикальных панелях размером 5088060, легко вынимаемых для замены или осмотра. Регулирующие блоки формируют требуемые законы регулирования.

Вторая группа блоков располагается на пульте оператора, предназначена для оперативного воздействия на процесс оператором, в частности для изменения уставок регулятора, перехода с автоматического на ручное управление, индикации сигнала рассогласования.

Третья группа блоков служит для усиления по мощности аналоговых 0–5 мА и дискретных 0±24 В сигналов от соответствующих регулирующих блоков для управления электрическими исполнительными механизмами. Их располагают в специальных шкафах.

Токовые сигналы от датчиков передаются по двухпроводным линиям. При этом длина кабеля может достигать десятков километров.

Все блоки комплекса выполнены на базе ограниченного числа взаимозаменяемых модулей, изготовленных на полупроводниковых и ферритовых элементах.

Комплекс АКЭСР – агрегатный комплекс электрических средств регулирования позволяет реализовать разнообразные системы регулирования и управления технологическими процессами. Принцип построения систем – блочномодульный, при котором любая САР рассматривается как совокупность системных модулей, предназначенных для выполнения определенных функциональных задач. Каждый модуль набирается из соответствующих блоков АКЭСР. Системные модули объединяют в следующие группы: а) группа модулей МФСЗ формирования сигнала задания; б) группа модулей МФИС формирования информационного сигнала; в) группа модулей МФСР формирования сигнала регулирования по требуемому закону; г) группа модулей МФВП формирования воздействий на управляемый процесс.

Рис. 4.12.Структура комплекса «Каскад»

В качестве примера реализации системы регулирования на базе элементов комплекса АКЭСР на рис. 4.13 приведена структура САР, обеспечивающая П-закон регулирования.

У нифи­цированный токовый сигнал Х_Д от измерительного преобра­зователя (на схеме не пока­зан) поступает через модуль МФИС, реализованный на бло­ке БКР-1, на модуль МФСР. Последний набран из регули­рующего импульсного блока РБИ и блока ручного управления БРУ-У. На этот модуль также подается сигнал задания от мо­дуля МФСЗ.

Рис. 4.13 Структурная схема пропорционального регулирования из блоков комплекса АКЭСР

Командный сигнал, сфор-мированный модулем МФСР, направляется на модуль МФВП, включающий в себя пускатель ПБР и исполнительный механизм МЭО. Сигнал, пропорциональный положению регулирующего органа МЭО, по­ступает на индикатор 4 блока управления и на вход сумматора блока РБИ, обеспечивая тем самым П-закон регулирования. При положении переключателя 3, показанном на рисунке, си­стема работает в режиме автоматического регулирования. Сиг­нал с выхода регулирующего блока РБИ проходит через пере­ключатель 3 на пускатель ПБР, управляющий работой испол­нительного механизма МЭО. Для перевода системы в режим ручного управлении нажимают кнопку Р двухкнопочного эле­мента 1, переводя переключатель в левое положение, и кноп­ками М («меньше») или Б («больше») двухкнопочного эле­мента 2 устанавливают вручную необходимое значение команд­ного сигнала. При этом информация о положении рабочего органа МЭО продолжает поступать на индикатор 4.

Система УБСР (унифицированных блоков систем регулирования) выполнена на интегральных микросхемах, предназначена для создания систем управления координатами электрических приводов (скоростью, моментом, положением, ускорением).

Аналоговая ветвь УБСР-АИ включает в свой состав следующие элементы: задатчики, регуляторы тока, скорости и положения, датчики тока и напряжения, согласующие элементы (ячейки потенциального разделения, ввода/вывода дискретных сигналов, усилителей), вычислительные элементы (ячейки выделения модуля, умножения/деления, памяти), ячейки управления (логические элементы, реле, компараторы, ячейки защиты), вспомогательные ячейки (стабилизаторы, фильтры, генераторы).

Дискретная (цифровая) ветвь УБСР-ДИ построена на микросхемах малой и средней степени интеграции. Эти элементы компонуют в типовые блоки, выполняющие сложные логические и арифметические операции. К устройствам УБСР-ДИ относятся такие цифровые элементы, как сумматоры, счетчики, преобразователи кодов, регистры, делители частоты, усилители мощности и другие.

В настоящее время цифровые системы управления электроприводами выполняют на микропроцессорных устройствах (микропроцессорных БИС, микроконтроллерах, программируемых контроллерах).

Все рассмотренные выше РК выполнены аппаратным способом, т.е. функционируют по жесткой (неизменной) логике. В настоящее время известен ряд программно-технических комплексов, выполненных на средствах микропроцессорной техники–программируемых контроллерах, компьютерах, коммуникационных системах. Функции таких комплексов определяются программным способом и могут быть в процессе их эксплуатации быстро изменены, что является существенным преимуществом в условиях рыночной экономики. Программно-технические комплексы являются базой для создания АСУТП в различных отраслях промышленности. Первым отечественным программно-техническим комплексом является ПТК «Круг-2000», разработанный и поставляемый научно-производственной фирмой «Круг». Этот комплекс предназначен для создания современных систем контроля и управления сосредоточенными и распределенными объектами.

Программно-технический комплекс «Simatic-S7» фирмы SIEMENS предназначен для решения задач регулирования, сигнализации, блокировки, защиты и дистанционного управления с числом входов/выходов до 128. Коммуникационный интерфейс – RS-485.

Детальное рассмотрение ПТК выходит за рамки программы дисциплины «Элементы систем автоматики».