Архив / 2004 / №1(23) / Автоматизация технологических процессов

ТРМ138 в исследованиях системы охлаждения плазмотрона

Сколько стоит SCADA-система, созданная авторами статьи?
Попробуем подсчитать:

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
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
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
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.

Игорь Дроздов, Николай Кожухов