Технология выращивания монокристаллов германия на ФГУП "Германий"
2.4 Выбор микропроцессорного контроллера для АСУ ТП выращивания монокристаллов германия
Для реализации алгоритмов управления и выдачи регулирующего воздействия на исполнительные механизмы контроллер, характеристики которого должны соответствовать требованиям схемы и процесса. Схема, представленная проектом, а так же технологический процесс в целом выдвигает контроллеру следующие требования:
- количество входов контроллера: аналоговых - 2 шт., дискретных - 5шт;
- количество выходов контроллера: аналоговых - 5 шт;
- время наработки на отказ не менее 75000 часов;
- бесперебойная работа;
- возможность расширять систему регулирования за счёт добавления новых модулей или замены старых, из чего следует, что контроллер должен быть модульного типа;
- поддержка различных языков программирования;
- поддержка различных сетевых интерфейсов;
После анализа системы был выбран контроллер Simatic S7-300 фирмы Siemens. Simatic S7-300 является свободно программируемым контроллером для выполнения задач управления средней и большой сложности. Он позволяет обрабатывать сотни сигналов поступающих от технологического процесса. МК построен по блочно - модульному принципу, что позволяет определять набор модулей в зависимости от характера выполняемой задачи управления и технологической схемы процесса, подлежащего автоматизации. Благодаря этому набор модулей может свободно пополняться в результате модернизации схемы автоматизации. Так же повышается ремонтопригодность системы, связанная с простотой замены вышедшего из строя модуля.
Контроллер Simatic S7-300 состоит из профильной шины, на которую крепятся блок питания контроллера, модуль процессора, модули ввода-вывода, функциональные модули, а так же модули сетевых интерфейсов. Наличие блока питания и модуля процессора является минимальным модульным набором для работы МПК. На рисунке 2.2 представлен внешний вид контроллера Simatic S7-300 с модулем процессора и восьмью дополнительными модулями.
Рисунок 2.2 - Внешний вид контроллера Simatic S7-300
Все модули, блок питания и шасси, входящие в состав микропроцессорного контроллера выбираются в зависимости от поставленных задач.
Для реализации управления АСУ ТП выращивания монокристаллов германия проектом предусмотрен следующий набор составных частей контроллера, который соответствует предъявленным требованиям: профильная шина длинной 160мм. (6ES7 390-1AB60-0AA0) , Блок питания PS 307/2A (6ES7 307-1BA00-0AA0), Центральный процессор (CPU312C), Коммуникационный процессор СР 342-5 (6GK7 342-5EX20-0XE0), Модуль аналогового ввода-вывода (6ES7 334-0KE00-0AB0), Модуль автоматического регулирования FM355C (6ES7 355-0VH10-0AE0).
Для бесперебойной работы контроллера и системы в целом выбрали источник бесперебойного питания PW9125 2000i, его характеристики приведены ниже. Стоимость - 26700 руб.
Характеристики источника бесперебойного питания PW9125 2000i:
- ИБП Powerware 9125 (PW9125, PW 9125) 1000 ВА - 6000 ВА;
- небольшая высота (2U до 3000 ВА, 5U для 5000-6000 ВА);
- сегменитрование нагрузки: ИБП до 700 ВА - 3000 ВА имеют 2 сегмента по 2 розетки;
- каждой парой розеток можно управлять индивидуально;
- ИБП могут комплектоваться Производственым By-pass для проведения обслуживания;
- возможность «горячей замены батарей».
Схематически контроллер с выбранными модулями представлен на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Схематическое представление контроллера
Профильная шина длинной 160мм. (6ES7 390-1AB60-0AA0) обеспечивает необходимое пространство для установки всех требующихся моделей, а также резервное место.
Блок питания PS 307/2A (6ES7 307-1BA00-0AA0) преобразует сетевое напряжение 110V/220V переменного тока в напряжение питания контроллера. Стоимость - 3150 руб.