ТРМ138 в исследованиях системы охлаждения плазмотрона
Сколько стоит SCADA-система, созданная авторами статьи? | ||
ТРМ138.Р | Универсальный измеритель-регулятор | 5820 руб. |
АС3 | Преобразователь интерфейса RS-232/RS-485 | 1374 руб. |
ТПL 045-010.120 | Термопары (5 штук) | 375,70 × 5 = 1878 руб. 50 коп. |
Сапфир-22 | Датчики давления (2 штуки) | 4200,00 × 2 = 8400 руб. |
Owen Process Manager | Программный пакет | 3108 руб. |
Итого: 20580 руб. 50 коп. | ||
Предпосылки
Взглянув на работу плазмотрона, выполняющего механизированную воздушно-плазменную резку, невольно поражаешься той легкости и точности, с которой разделывается толстенный лист металла. Но высокие температуры плазмы разрушающе действуют и на детали самого плазмотрона, поэтому необходимы эффективные системы тепловой защиты.
Традиционно используемые системы тепловой защиты плазмотрона ПВР-402 устроены по принципу конвективного охлаждения гладкой стенки. При таком способе отвод тепла от наиболее теплонапряжённых элементов — катод, сопло — происходит неравномерно, что приводит к преждевременному выходу их из строя. Максимальная же энергетическая эффективность тепловой защиты достигается при интенсификации процесса теплообмена. Как показали предварительные расчеты, системы тепловой защиты на основе пористых материалов компактны и имеют оптимальное соотношение «теплоотдача–гидравлическое сопротивление».
- Фото. Машина плазменной резки, действующая на воронежском заводе ТЯЖЭКС
Для подтверждения расчётов необходимо было провести исследования. Созданная ранее специальная установка для проведения тепловых исследований включала водомер, установленный на подающем трубопроводе, и игольчатый вентиль для регулирования расхода охладителя. Для измерения температуры теплоносителя на входе и выходе трубопровода использовались стандартные закрытые термопары ТХК(L), установленные в гильзах и прибор ОВЕН 2ТРМ0, который позволял проводить измерение температуры только по двум каналам. Измерение давления производилось с помощью манометров.
Все результаты измерения фиксировались вручную в журнал измерений. При таком способе регистрации затруднялось проведение экспериментов на переходных режимах работы плазмотрона, неудобно было и наблюдать за процессом резки и одновременно следить за двигающейся машиной.
Поэтому авторы статьи задались целью создать на базе прежней установки для проведения тепловых исследований новую, с системой обработки информации. Так была создана экспериментальная установка для исследования гидродинамики и нестационарного теплообмена в пористых компактных теплообменниках, где в качестве измерителя-регулятора используется восьмиканальный ОВЕН ТРМ138-Р с RS-485. И предложена новая конфигурация системы измерения тепло-физических параметров.
- Рис. 1. Схема опытно>промышленной установки: 1 — бак для охладителя; 2 — центробежный насос; 3 — вентиль; 4 — водомер СВК-15; 5 — плазмотрон; 6 — регулирующий вентиль; 7 — датчик давления; 8 — микропроцессорный измеритель-регулятор ТРМ138; 9 — термопары ТХК; 10 — адаптер сети АС3; 11 — компьютер
Описание системы регулирования и обработки информации
Рассматриваемая система автоматизирует процесс сбора и обработки информации, получаемой в ходе эксперимента. Она создана на базе восьмиканального измерителя-регулятора ТРМ138, двух датчиков давления и пяти датчиков температуры, а также компьютера, позволяющего проводить гибкое конфигурирование системы сбора и обработки информации.
Тепловые исследования проводились на действующей машине для плазменной резки ППлФ2,5-6У4, установленной на воронежском заводе ТЯЖЭКС (см. фото). Машина портального типа с фотоэлектронной масштабной системой управления движением плазмотрона состоит из портала, рельсового пути, суппорта, плазмотрона, пульта управления, задающего агрегата и установки для воздушно-плазменной резки.
Центральным узлом системы регулирования охлаждения и сбора информации, обслуживающей плазмотрон, стал восьмиканальный универсальный измеритель-регулятор ТРМ138, разработанный и выпускаемый ОВЕН. Во время работы установки прибор выполняет следующие функции:
1. Измерение физических параметров, контролируемых входными первичными преобразователями.
2. Формирование аварийного сигнала приобнаружении неисправности первичных преобразователей, отображение причины неисправности на цифровом индикаторе, а при необходимости — включениевнешней сигнализации.
3. Коррекция погрешности измерения первичных преобразователей.
4. Формирование сигнала отключения плазмотрона в случае аварийной ситуации.
5. Передача в компьютер результатов измерения датчиков.
Термопары типа ТХК(L) и датчики давления подключены непосредственно к прибору ТРМ138. Измеренные значения проходят через цифровые фильтры, сглаживающие температурную кривую и отсекающие пиковые выбросы. Для организации связи прибора с компьютером используется адаптер сети АС3, преобразующий сигналы интерфейса RS-485 в RS-232 и обратно.
Схема установки с системой измерений приведена на рис. 1.
ТРМ138 подключен к компьютеру, откуда производится конфигурирование и контроль тепловых параметров процесса. Для этого применяется программное обеспечение ОВЕН. Конфигурирование состоит из двух этапов: подготовки к работе системы измерения и системы обработки информации.
- Рис. 2. Конфигурирование системы измерения
Конфигурирование системы измерения
Подготовка системы управления к работе выполняется при помощи программы PLC Configuration (или иначе, «Программы создания конфигурации прибора ТРМ138»), которая распространяется бесплатно. Скачать ее можно с сайта www.owen.com.ru.
Сначала выбираем типы датчиков. Первым пяти каналам устанавливается тип ТХК(L), затем устанавливается тип вычислителя, применяемого для каждого использованного канала. В нашем случае тип используемого вычислителя — «повторитель». Далее задается тип выходной характеристики логического устройства (ЛУ) прибора, после чего устанавливается тип выходного устройства. У нас применен прибор, оснащённый электромагнитными реле.
Если температура головки превышает допустимую, то при помощи управляющего реле прибор отключает плазмотрон.
После задания конфигурации параметры из компьютера через АС-2 посылаются в прибор. Таким образом, происходит удаленное конфигурирование терморегулятора ТРМ138.
