УНИФИЦИРОВАННЫЙ БЛОК КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ

УНИФИЦИРОВАННЫЙ БЛОК КОНТРОЛЯ и УПРАВЛЕНИЯ
Область техники
Данное техническое решение относится к области вычислительной техники, к управляющим и регулирующим цифровым вычислительным системам общего назначения, а именно, к средствам и системам управления компрессорными установками.
Уровень техники
Известна панель управления (Control panel) станции заправки природным газом CUBOGAS (CUBOGAS NATURAL GAS REFUELLING STATION), установленная в безопасной зоне и оборудованная автоматической управляющей секцией с кнопками Старт, Стоп компрессора и лампами тревожной сигнализации и электросиловой секцией.
Недостатком этого технического решения являются малые функциональные возможности автоматизации и контроля управления.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является БЛОК УПРАВЛЕНИЯ, ЗАЩИТЫ И СИГНАЛИЗАЦИИ МОДУЛЯ КОМПРЕССОРНОГО ЗАПРАВОЧНОГО (свидетельство на полезную модель N 18584, заявлено 28.12.2000 г. опубликовано 27.06.2001 г.), содержащий программируемый контроллер с модулями ввода и вывода,
г 1
00 г 1 г
МПК7 G05B 13/00 F17C 5/06
циональные возможности, не позволяющие достаточно полно и эффективно автоматизировать диагностику состояния узлов компрессорной установки перед пуском, контроль и управление функционированием компрессорной установки при работе, выдачу сообщений о предаварийных и аварийных ситуациях, осуществление аварийного останова. Кроме того, в прототипе отсутствует схемная защита входных и выходных цепей подключения соответственно датчиков и исполнительных механизмов от аварийного превышения предельных значений параметров сигналов.
Сущность технического решения
Унифицированный блок контроля и управления содержит программируемый контроллер, состоящий из обьединенных общей шиной в блоке монтажном модуля процессорного, первого, второго, третьего и четвертого модулей аналого-цифрового преобразования ВВОД АЦ, первого, второго, третьего и четвертого модулей дискретного ввода , модуля ВЬВОД TTL, первого, второго, третьего модулей дискретного вывода ВЬВОД 24/1, а также блока питания, конвертер TTY/RS232, первый вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом модуля процессорного, а второй вход-выход с первьм входом-выходом блока (интерфейсом токовая петля), повторитель ADAM 45108, первый вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом модуля процессорного, а второй вход-выход со вторьм входом-выходом блока (интерфейсом RS485), вторые входы первого, второго и третьего модулей аналого-цифрового преобразования ВВОД АЦ соединены с первыми входами блока (от термометров сопротивления), второй вход четвертого модуля аналого-цифрового преобразования ВВОД АЦ соединен с первым входом блока (от аналоговых датМ03 1ЛЗ
- 2 чиков давления, датчиков тока), вторые и третьи входы второго, вторые входы третьего и вторые и третьи входы четвертого модулей дискретного ввода  соединены со вторыми входами блока (от дискретных датчиков), автоматический выключатель, первый вход которого соединен с третьим входом блока (-220 В, 50 Гц), а выход соединен с входом блока питания, модуль питания KV75, вход которого соединен с выходом автоматического выключателя, первый, второй и третий модули питания KL150, входы которых соединены с выходом автоматического выключателя, плату защиты, три входа которой соединены соответственно с выходами второго и третьего модулей питания KL150 и выходом автоматического выключателя, вентиляторы, входы которых соединены с выходом автоматического выключателя, индикатор, вход которого соединен с выходом модуля ВЫВОД TTL, первый, второй и третий модули реле, два входа первого модуля реле соединены соответственно с выходом первого модуля дискретного вывода ВЫВОД 24/1 и первым выходом платы защиты, три входа второго модуля реле соединены соответственно с выходом второго модуля дискретного вывода ВЫВОД 24/1, первым выходом третьего модуля дискретного вывода ВЫВОД 24/1 и вторым выходом платы защиты, вход третьего модуля реле соединен со вторым выходом третьего модуля дискретного вывода ВЫВОД 24/1, выходы первого, второго и третьего модулей реле соединены с выходными каналами блока (соответственно с выходными каналами постоянного тока 24 В, выходными каналами переменного тока -220 В, выходными каналами сухой контакт), счетчик учета времени работы блока, вход которого соединен с выходом автоматического вьжлючателя.
.5
- 3 Целью данного технического решения является расширение функциональных возможностей, позволяющих достаточно полно и эффективно автоматизировать диагностику состояния узлов компрессорной установки, контроль и управление функционированием компрессорной установки при работе, выдачу сообщений о предаварийных ситуациях, осуществление аварийного останова, а также повышение надежности блока за счет схемной защиты входных и выходных цепей подключения датчиков и исполнительных механизмов от аварийного превышения предельных значений параметров сигналов.
Для получения данного технического результата блок дополнительно содержит две платы ограничения тока, входы-выходы которых соединены со вторым входом четвертого модуля аналого-цифрового преобразования ВВОД АЦ, а вход с выходом первого модуля питания KL150, первый и второй модули барьеров искрозащиты, первый и второй входы которых соединены соответственно со вторыми входами блока (дискретные датчики) и выходом 36 В модуля питания KV75, а выход первого модуля барьеров искрозащиты соединен со вторым входом первого модуля дискретного ввода , а выходы второго модуля барьеров искрозащиты соединены соответственно с третьим входом первого модуля дискретного ввода  и четвертым входом второго модуля дискретного ввода .
Плата ограничения тока содержит п стабилизаторов входного тока, первый вход которого подключен к входам внешних токовых датчиков, первый выход к выходам внешних токовых датчиков, параллельно соединенные резистор и конденсатор, концы которых соединены с двумя выходами стабилизатора тока.
- 4 Перечень Фигур, чертежей и иных материалов
На фиг. 1 приведена структурная схема унифицированного блока
контроля и управления. На фиг. 2 приведена схема платы ограничения тока.
Пример варианта выполнения полезной модели
Унифицированный блок контроля и управления (фиг. 1) содержит конвертер TTY/RS-232 1, повторитель ADAM-4510S 2, первую и вторую платы ограничения тока 3. первый барьер искрозащиты РИФ-А5 нормально разомкнутых контактов (НРК) и второй барьер искрозащиты РИФ-А5 нормально замкнутых контактов (НЭК) 4. автоматический выключатель 5, программируемый контроллер, содержащий блок монтажный 6. модуль процессорный VIUS 7, первый, второй, третий и четвертый модули аналого-цифрового преобразования ВВОД АЦ 8. первый, второй, третий и четвертый модули дискретного ввода ВВОД 24 9. модуль TTL ВЬВОД TTL 10. первый, второй и третий модули дискретного вывода ВЫВОД 24/1 И. блок питания 12. а также модуль питания KV75 13. первый, второй и третий модули питания KL150 14. плату защиты 15. вентиляторы 16. индикатор 17. первый, второй и третий модули реле 18, счетчик учета времени работы блока 19. шины интерфейса токовая петля 20. шины интерфейса RS-485. аналоговые каналы ввода (от термометров сопротивления и аналоговых датчиков давления (датчиков тока) 22. дискретные каналы ввода (от дискретных датчиков) 23. силовой ввод электропитания Сеть 220 В 24. дискретные каналы вывода (выходные каналы постоянного тока 24 В выходные каналы переменного тока --220 В. выходные каналы сухой контакт) 25.
- 5 ния тока, 27 - стабилизатор тока, 28 - конденсатор, 29 - резистор.
Унифицированный блок контроля и управления (УБКУ) предназначен для:
диагностики состояния узлов компрессорной установки (КУ) перед пуском;
автоматизированного контроля и управления функционированием КУ, индикации (выдачи сообщений) о режимах работы, предаварийных и аврийных ситуациях во время пуска, работы под нагрузкой, разгрузки компрессорной установки, нормального и аварийного останова;
обеспечения функционирования КУ как автономно, так и совместно с автоматизированной системой управления (АСУ) компрессорной станцией или автоматизированным рабочим местом (АРМ) централизованного контроля и управления.
Унифицированный блок контроля и управления имеет следующие составные части:
автоматический выключатель 5 для включения электропитания -220 В и отключения устройства от сети при возникновении неисправностей в цепях питания;
программируемый контроллер с блоком монтажным 6, укомплектованный модулем процессорным 7, модулями аналого-цифрового преобразования ВВОД АЦ 8, модулями дискретного ввода  9, модулями дискретного вывода ВЬВОД 24/1 11, предназначенный для сбора информации от датчиков о состоянии и режимах работы оборудования компрессорной установки (КУ), автоматического управления функционированием КУ, диагностики оборудования блока и устройств КУ, а также обеспечения автоматического управления КУ по прог- 6 рамме во всех режимах работы КУ;
модуль ВЫВОД TTL 10 и плату индикации 17, предназначенную для отображения состояний и параметров КУ на алфавитно-цифровых индикаторах;
блок питания 12 и модули питания 13 и 14, предназначенные для обеспечения напряжением питания составных частей блока, аналоговых датчиков и исполнительных элементов КУ;
барьеры искрозащиты 4, обеспечивающие искробезопасность цепей ввода дискретных сигналов;
вентиляторы 16, предназначенные для обеспечения нормального температурного режима внутри шкафа;
модули реле WAGO 287-854 18, предназначенные для управления исполнительными элементами и элементами индикации КУ;
конвертер TTY/RS-232 1, предназначенньм для преобразования интерфейса токовая петля в интерфейс RS-232;
повторитель ADAM-4510-S 2, предназначенный для обеспечения работы в сети передачи данных для связи с компьютером по интерфейсу RS-485;
плату защиты 15, предназначенную для защиты выходных цепей постоянного и переменного тока от перегрузок и короткого замыкания с помощью плавких предохранителей;
платы ограничения тока 3, предназначенные для ограничения токов во входных цепях модулей ВВОД АЦ на уровне 22 мА;
счетчик времени наработки 19, предназначенный для регистрации времени работы блока.
Унифицированный блок контроля и управления включает в свой состав:
- 7 назначены для подключения по трехпроводной схеме термопреобразователей сопротивления (22);
шестнадцать аналоговых входных каналов, которые предназначены для приема сигналов датчиков с токовым выходом в диапазоне от 4 до 20 мА (22);
тридцать два входных дискретных канала, оборудованных барьерами искрозащиты и служащих для приема информации от контактных датчиков (23);
двадцать девять входных дискретных каналов, служащих для приема информации от контактных датчиков, причем один из каналов используется для приема сигнала несанкционированного доступа (НСД), формируемого переключателем, механически связанньм с дверью блока (23);
двенадцать выходных каналов постоянного тока, служащих для управления исполнительными механизмами с рабочим напряжением 24 В (25);
двадцать четыре выходных канала переменного тока, служащих для подключения сигнальных ламп с рабочим напряжением 220 В частоты 50 Гц (25);
восемь выходных каналов типа сухой контакт с гальванической развязкой контактов, обеспечивающих коммутацию токов до 1А (25);
При подаче напряжения питания на УБКУ включается программируемый контроллер.
В течение 10-15 с происходит инициализация операционной системы и автоматическое тестирование узлов контроллера, после чего, при отсутствии неисправности контроллера, осуществляется запуск управляющей программы.
- 8 Блок не имеет собственных органов унравления и индикации, поэтому управление КУ и отображение ее состояния осуществляется с помощью ПЭВМ, подключаемой к блоку по интерфейсу RS-485.
В процессе работы управляющая программа собирает информацию о параметрах состояния органов управления щита местного контроля и управления (ЩМКУ) и осуществляет управление исполнительными элементами КУ в соответствии с заданным алгоритмом.
Промышленная применимость
Унифицированный блок контроля и управления содержит промышленно реализуем, имеет более широкие функциональные возможности в части повышения автоматизации диагностики, контроля и управления работой компрессорной установки, большую надежность за счет схемной защиты входных и выходных цепей подключения датчиков и исполнительных механизмов.
- 9 Кадников Л.Н. (иреев Ю. П. Пайгин В.П. Редченкова Е.Е. Сорокин М.Н. Шкуматов Д. В.