Исследование системы управления цифрового исполнительного устройства фирмы Metso

Проект лабораторной установки для изучения цифрового позиционера Меtsо Automation. Характеристика систем автоматизации: конструктивные особенности, программное и техническое обеспечение систем контроля параметров и управления исполнительным устройством.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Курсовая работа

по дисциплине: «АТПиП»

на тему:

Исследование системы управления цифрового исполнительного устройства фирмы Metso

Оглавление

Введение

Глава 1. Характеристика лабораторной установки

Глава 2. Характеристика систем автоматизации

2.1 Техническое обеспечение системы контроля параметров

2.2 Характеристика системы управления исполнительным устройством

Глава 3. Исследование системы управления исполнительным устройством

3.1 Методика исследования

3.2 Вывод о качестве системы управления

Список литературы

Введение

Для улучшения эксплуатационных качеств регулирующих клапанов они оснащаются исполнительными механизмами с позиционером и ручным дублером привода. Позиционеры являются комплектующими изделиями исполнительных механизмов. Они предназначены для управления пневматическими поршневыми или пружинно-мембранными исполнительными механизмами, пропорционально входному электрическому сигналу и уменьшения рассогласования хода исполнительного механизма путем введения обратной связи по положению выходного звена.

Позиционеры подразделяются на: пневматические, электропневматические, цифровые.

Основные характеристики цифрового позиционера: прочная и надежная конструкция, простота использования, выбор языка в настройках локального интерфейса (английский, немецкий или французский), работа на местах и дистанционное управление, модифицируемая конструкция, усовершенствованная диагностика прибора, самодиагностика, оперативная диагностика, диагностика эксплуатационных характеристик, диагностика передачи данных, расширенные возможности независимого тестирования, интеллектуальная система диагностики Valve, сменные варианты передачи данных (HART, на основе шины FieldBus, Profibus PA).

Цифровые позиционеры широко используются в системах автоматического регулирования и дистанционного управления технологическими процессами в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, криогенной, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.

Это обусловлено способностями позиционера регулировать положение клапана с приемлемой точностью и управлять ходом технологического процесса, собирать и анализировать данные о характеристиках и производительности клапана, а также осуществлять диагностику как позиционера, так и всего клапана в сборе. Для правильного выбора регулирующего клапана применяется программное обеспечение Nelprof.

Технические характеристики цифровых позиционеров постоянно улучшаются, что в свою очередь увеличивает производительность процесса, позволяя достигать большей рентабельности.

Интеллектуальный клапанный контроллер Neles ND9000 (позиционер) записывает и сохраняет данные в течение всего срока службы прибора. Эффективная и безотказная работа производства обеспечивается наличием внутренней самодиагностики процесса и процессов передачи данных благодаря широким диагностическим возможностям, предоставляемым этим прибором с прочной и надежной конструкцией, с локальным интерфейсом, удобным подключением кабелей и простой настройкой. Главным достоинством этого нового, лучшего в своей категории, позиционера является возможность его использования как с новыми, так и с уже имеющимися комплектами регулирующих клапанов на любых процессах в любой отрасли промышленности.

Специалистами фирмы Metso Automation разработаны автоматические системы управления и мониторинга запорно-регулирующей арматуры, наиболее прогрессивной из которых является Neles FieldCare.

Возможность успешного внедрения системы мониторинга Neles FieldCare базируется на интеллектуальных КИП, таких как клапанный контроллер Neles ND9000, Neles ValvGuard, Neles SwitchGuard.

Neles FieldCare -- это полностью открытое программное обеспечение на основе технологии FDT/DTM, обеспечивающее точную передачу информации о процессе при вводе в эксплуатацию, эксплуатации или ремонте. Neles FieldCare -- это единый инструмент, который дает возможность отслеживать любой прибор с большинством протоколов передачи данных, его интернет-интерфейс позволяет распространять информацию по сети в режиме реального времени.

Оперативная информация, предоставляемая Neles FieldCare при рабочих условиях процесса, а также возможность просматривать и сохранять данные, позволяют достигнуть высокой точности в прогнозировании состояния прибора. Neles FieldCare снижает общие затраты на оборудование, так как она может управлять любым прибором с любым протоколом передачи данных и помогает планировать обслуживание оборудования.

Глава 1. Характеристика лабораторной установки

Лабораторный стенд (рис. 1) предназначен для изучения студентами кафедры ИТСУ цифрового позиционера серии ND9000 фирмы Меtsо Automation, его конструктивных особенностей, а так же программного обеспечения используемого с позиционером. Позиционер серии ND9000 является одной из последних разработок фирмы Меtsо Automation, предназначенной для управления клапанами. Стенд имеет информационную панель на которой студенты могут получить следующую информацию: этапы развития и конструктивные особенности всех позиционеров фирмы Меtsо Automation, конструкции приводов (исполнительные механизмы), обзор трубопроводной арматуры, а так же подробное описание работы и конструктивных особенностей позиционера ND9000 с двухмембранным приводом серии Е и регулирующим бесфлянцевым 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

2 - Информационная панель

3 - регулятор давления воздуха

4 - цифровой позиционер

5 - сегментный бесфлянцевый клапан

6 - двухмембранный пневматический привод

7 - 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).

Размещено на

Размещено на

Рис. 2 Принципиальная структурная схема системы управления цифровым позиционером

Размещено на

Размещено на

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.

2. Сенсор давления питания

Определяет текущее значение давления питания, подаваемого на позиционер. Встроенный датчик.

3. Сенсор перепада давления

Измеряет перепад давления в камерах исполнительного механизма и передаёт измеренное значение на микроконтроллер. Встроенный датчик.

4. 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 упра...