Исследование системы управления цифрового исполнительного устройства фирмы Metso
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
сегментным клапаном R серии.
Стенд с клапаном, оснащенным цифровым позиционером предназначен для изучения технической структуры позиционера ND9000, его конструкции и программного обеспечения используемого с позиционером.
Стенд представляет собой стол, на котором закреплено исполнительное устройство состоящее из следующих элементов:
сегментный бесфлянцевый клапан;
двухмембранный пневматический привод;
цифровой позиционер;
регулятор давления воздуха.
Управление клапаном осуществляется с помощью компьютера через НАRТ-модем с использованием программы Fieldcare. Питание клапана воздухом от компрессорной станции фирмы Festo. Выбор обусловлен наличием данной станции на кафедре. Данная компрессорная станция обеспечивает позиционер и привод установки воздухом, давление которого составляет от 1,2 до 8 бар. Так же используется регулятор давления ЕН 837-1 фирмы WIKA.
В качестве задающего устройства используется контроллер марки КS40(Германия). КS40 - промышленный контроллер, имеющий 1 аналоговый выход, 2 дискретных выхода и 1 аналоговый вход. Питание контроллер может получать 220 В или 120 В. Данный контроллер имеет простой интерфейс - цифровой дисплей и сенсорные кнопки.
При помощи КS40 возможно задавать сигнал от 4 до 20 мА, количество позиций 0-105. Это дает возможность управлять положением клапана с контроллера.
Для визуализации процессов управления клапаном, а также его диагностики, на персональном компьютере установлено программное обеспечение Fieldcare фирмы Metso Automation. Для связи с цифровым позиционером ND9000 используется НАRТ-модем фирмы Siemens.
Рис. 1. Лабораторный стенд
1 - ПК с установленным программным обеспечением Field Care
- Информационная панель
- регулятор давления воздуха
- цифровой позиционер
- сегментный бесфлянцевый клапан
- двухмембранный пневматический привод
- задающее устройство
Глава 2. Характеристика систем автоматизации
2.1 Техническое обеспечение системы контроля параметров
Принцип управления регулирующим клапаном при помощи цифрового позиционера изображен на схемах (рис. 2 и 3).
Рис. 2 Принципиальная структурная схема системы управления цифровым позиционером
Рис.3 Принципиальная техническая схема системы управления цифровым позиционером
На плате управления позиционера расположены следующие датчики:
1.Сенсор температуры
Определяет температуру окружающей среды, в которой находится позиционер. Встроенное термосопротивление.
.Сенсор давления питания
Определяет текущее значение давления питания, подаваемого на позиционер. Встроенный датчик.
.Сенсор перепада давления
Измеряет перепад давления в камерах исполнительного механизма и передаёт измеренное значение на микроконтроллер. Встроенный датчик.
.Сенсор положения золотника
Определяет текущее положение золотника с целью передачи значения на микроконтроллер.
5.Датчик положения клапана
Передает текущее значение положения клапана на микроконтроллер с целью расчета нового значения силы тока на обмотки клапана предварительного регулирования. Встроенный сенсор положения.
2.2 Характеристика системы управления исполнительным устройством
Базой цифрового позиционера ND9000 является микроконтроллер с питанием 4-20 mA. Контроллер работает даже при входном сигнале 3.5 mA, передача данных осуществляется через HART-модем. Прибор имеет локальный интерфейс пользователя для настройки по месту. К позиционеру подключается компьютер с программой Field Care.
Мощный 32-битовый микроконтроллер регулирует положение клапана, производя измерения следующих параметров:
входного сигнала;
положения клапана с помощью бесконтактного сенсора;
давления привода;
давления питания;
положения золотникового клапана;
температуры прибора;
Принцип действия цифрового позиционера:
После подключения электрического сигнала и давления питания микроконтроллер (?С) (база позиционера) следит за входным сигналом, датчиком положения (?), сенсорами давления (Ps, P1, P2) и сенсорами положения золотника (SPS). Контрольный алгоритм в микроконтроллере определяет разницу между входным сигналом и измерениями датчиком положения (?). На основании данных сенсоров и входного сигнала микроконтроллер рассчитывает новое значение силы тока для обмоток клапана предварительного регулирования (PR). Изменение силы тока в последних понижает давление в золотниковом клапане. Уменьшение давления перемещает золотник, при этом соответственно меняется давление в приводе (SV). Золотник открывает входящему воздуху доступ в ведущую часть привода с двойной мембраной, а выходящему воздуху - выход с противоположной стороны привода. Растущий перепад давления перемещает поршень диафрагмы, поворачивая привод и ось обратной связи. Датчик положения (?) передает сведения об угле поворота на микроконтроллер. Микроконтроллер рассчитывает по контрольному алгоритму новое значение управляющего тока на обмотки клапана предварительного регулирования до тех пор, пока положение привода не будет соответствовать входному сигналу.
Рис. 4 Принцип действия цифрового позиционера ND9000
Сборочный чертеж цифрового позиционера представлен на рис.5
Р?/p>