Выбор и обоснование средств автоматизации системы регулирования температуры для стабилизации температурного режима алюминия

2. Выбор и обоснование средств автоматизации

Обеспечение контроля и регулирования параметров описанных в предыдущей главе, возможно с помощью средств автоматизации, показанных на функциональной схеме данного процесса.

АСР температуры служит для стабилизации температурного режима алюминия в пределах 700 - 740°С путем включения или отключения нагревательных элементов.

Для этого первичный измерительный преобразователь должен быть стойким к высоким температурам, а так же обеспечивать измерение регулируемой величины в заданных пределах. Для измерения температуры термосопротивление не подходит, т.к. максимальная температура, которую оно может измерить, составляет только 700°С, что недостаточно. Поэтому в качестве первичного измерительного преобразователя выбираем термоэлектрический преобразователь.

Термоэлектрические преобразователи характеризуются большим диапазоном измеряемых температур (до 1800°С). Для измерения подходят следующие марки термоэлектрических термопреобразователей: ТПП (-20 ¸ 1300°С), ТПР (300 ¸ 1600°С) и ТХА (-50 ¸ 1000°С). Из перечисленных разновидностей термопар наилучшим выбором является термопара ТХА, т.к. ее диапазон измерения температуры наилучшим образом обеспечивает измерение регулируемой величины. Таким образом в качестве первичного измерительного преобразователя выбираем термопару ТХА-0188(поз. 1-1, 2-1, 3-1, 4-1, 5-1). Термопара этой серии имеет наибольший срок службы по сравнению с другими термопарами ТХА.

Сигнал с термопары поступает на вторичный прибор, который, кроме того, что должен обеспечивать индикацию и регистрацию измеряемой величены, должен так же работать с термопарой напрямую, минуя нормирующий преобразователь. Для этого можно применить КСУ (специализированный для работы с термопарами) и ДИСК-250. Выбираем ДИСК-250, потому что он является более поздней разработкой, чем КСУ; имеет унифицированный токовый выход, что облегчает дальнейшею компоновку АСР приборами; а так же кроме входа для работы с термопарами имеет вход для работы с термосопротивлениями и унифицированный токовый вход, что позволяет производить модернизацию АСР в последующем.

Для работы с термопарами подходят две разновидности ДИСК-250 – это 4211 и 4212. Выбираем ДИСК-250-4211(поз. 1-2, 2-2, 3-2, 4-2, 5-2), т.к. эта разновидность имеет большее быстродействие (5 секунд), чем у ДИСК-250-4212 (16 секунд), но имеет меньшее время оборота диска (8 часов).

Далее сигнал поступает на микроконтроллер Р-130. АСР стабилизации температурного режима реализуется на микроконтроллере следующими блоками: блок демпфирования – для сглаживания входного сигнала; блок аналого-цифрового преобразования; блок суммирования, где сигнал сравнивается с задающим воздействием; блок аналогового регулятора; блок сравнения с зоной нечувствительности без изменения направления срабатывания.

Сигнал с выхода Р-130 поступает на исполнительный механизм. В качестве исполнительного механизма используется релейная схема. Она позволяет повысить срок службы и снизить расход электроэнергии, т.к. нагревательные элементы какое – то время находятся в отключенном состоянии. Релейная схема состоит из двух основных частей – это два реле напряжения и коммутирующее реле.

В качестве реле напряжения выбираем реле РМУГ (поз. KV1 – KV8), т.к. напряжение срабатывания этого реле такое же как и выходной сигнал у Р-130, а так же реле обладает переключателем, что позволяет ввести ручное управление, чего нет у других реле таким же напряжением срабатывания. В качестве коммутирующего реле выбираем блок реле БР-101(поз. А1), т.к. реле входящие в этот блок являются высокоточными, т.е. могут коммутировать напряжение с большой силой тока, при относительно малом напряжении срабатывания.

Реле РМУГ устанавливаются одной парой на одну АСР (включающее и отключающее). Они включают или отключают блок реле БР-101, а БР-101 в свою очередь включает или отключает нагревательные элементы в зависимости от того какое реле РМУГ сработало.