Разработка системы автоматизации прессовой части КДМ № 2 на ОАО "СПб КПК"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа по дисциплине: «Автоматика и автоматизация производственных процессов»

Тема работы: «Разработка системы автоматизации прессовой части КДМ № 2 на ОАО «СПб КПК»»

Введение

В прессовой части продолжается обезвоживание бумажной массы отжимом. Для того чтобы сформировавшееся на прессовой части бумажное полотно было необходимого качества, а так же для того, что бы обезвоживание происходило с минимальными затратами электроэнергии и нормальной эксплуатацией валов, обезвоживающих элементов и «одежды» БДМ целесообразно автоматизировать некоторые параметры прессовой части.

Если улучшить процесс обезвоживания в прессовой части, то в сушильную часть будет поступать бумага равномерной влажности, что в свою очередь оказывает большое влияние на качестве вырабатываемой продукции.

Путем регулирования линейного давления можно уменьшить количество потребляемой энергии.

Еще одной из задач стоящих перед автоматизацией является повышение надежности работы оборудования.

Следует повысить надежность валов, подшипников, сукна, снизить затраты на ремонт.

Описание объекта автоматизации

Технологическая схема и оборудование объекта. Технологический регламент

Основное назначение прессовой части картоноделательной машины состоит в дальнейшем обезвоживании картонного полотна и улучшению качества его поверхности. В результате прессования возрастает прочность, плотность и сухость картона. Прессование играет важную роль в соединении элементарных слоев при выработке многослойных видов картона. От сухости полотна во многом зависит повышение производительности сушильной части, снижение расхода пара, следовательно, и экономичность работы картоноделательной машины. Необходимо стремиться к максимальному увеличению сухости полотна еще в мокрой части машины, чтобы картонное полотно поступало на сушку при минимально возможном влагосодержании. При этом, однако, следует избегать чрезмерного прессования картонного полотна, так как дополнительный расход энергии на работу приводов прессовых валов не компенсируется экономией в расходе пара и повышением производительности сушильной части.

Кроме того, высокое давление прессования значительно снижает толщину картона, что ведет к снижению показателя жесткости картона. Поэтому необходимо установить оптимальные условия прессования при умеренном снижении жесткости картона.

Прессовая часть состоит из предварительной прессовой части и основной.

Предварительная прессовая часть состоит из трех прессов:

отсасывающего поворотного пресса;

отсасывающего гауч-пресса;

трехвального комби-пресса с центральным отсасывающим валом.

Основная прессовая часть состоит из:

пресса с желобчатым валом;

Прессовые валы облицованы твердой резиной, верхние валы комби-первого и второго прессов облицованы стонитом.

Пресса предварительной прессовой части снабжены двумя сукнами, причем в качестве нижнего прессового сукна используются съемное сукно формеров. Пресса основной части работают с сукнами на нижних валах. Сукна имеют маркировочные полосы, которые при натяжении сукон должны располагаться по прямой линии, или хотя бы концы этой линии должны располагаться на одном уровне с лицевой и приводной сторон машины.

Все сукна прессовой части многослойного плетения, ворсовые, иглопробивные, изготовлены из 100 % синтетических волокон.

Прессовые сукна приводятся в движение от прессовых валов и сами вращают все сукноведущие валики. Валики диаметром 365 мм изготовлены из стальной трубы с запрессованными по концам стальными цапфами. Валики покрыты с наружной стороны твердой резиной. В каждом сукне имеется один правильный и один натяжной валик (приемное сукно имеет два натяжных валика). Правка и натяжение сукон осуществляется автоматически. Величина натяжения 1,8-2,0 кг/см2.

Для поддержания в чистоте прессовых сукон, поддержания оптимальных условий отвода воды из зоны прессования, прессовые сукна в процессе работы постоянно промываются водой, а при необходимости каустиком или специальным моющим средством. Промывка сукон производится спрысками низкого (4 бар) и высокого (60 бар) давления с помощью автоматизированной системы промывки сеток и сукон бумагоделательных и картоноделательных машин “Бифор-спрыск”. При этом полная промывка площади сукна достигается за один ход спрысковой трубы высокого давления, равный 75 шагам по 2 мм каждый с учетом согласования скоростей движения спрысковой трубы и промываемого сукна. Для обезвоживания сукон после промывки установлены по две отсасывающие трубчатые сукномойки (“сосуны”). Ширина щели на первой 16 мм, на второй 8 мм. Разряжение создается вакуум-насосами и составляет 4-5 м водяного столба.

Перед основной прессовой частью установлен 3-хвальный комбинированный форпресс (комби-пресс). Первый захват работает с двумя сукнами и с поперечным отводом отжатой воды. Второй захват работает с одним сукном по принципу отсасывающего пресса. При такой компоновке перед первой свободной заправкой полотно картона имеет значительные сухость и механическую прочность, что исключает его обрыв на свободном участке.

У прессов с желобчатым валом вместо нижнего отсасывающего вала установлен обычный вал, на поверхности которого нанесены продольные канавки шириной 0,6 мм и глубиной 0,5 мм. Канавки расположены друг от друга на расстоянии, превышающем примерно в 5 раз их ширину. Благодаря этим канавкам большая часть площади нижней стороны сукна остается открытой, что предупреждает его повторное увлажнение в процессе удаления воды из картонного полотна. Отсутствие отсасывающих валов и вакуум-насосов у этой конструкции валов дает большую экономию энергии.

Режим работы прессовой части приведен в таблице 1:

Таблица 1

Поворотный пресс, н/мм	20-30
Гауч-пресс, н/мм	25-35
Комби-пресс, верхний захват, н/мм	40-60
Комби-пресс, нижний захват, н/мм	30-40
1 пресс, н/мм	80-120

Диаграммы нагрузок прессовых валов указаны на рисунках 1-5.



Рис. 1



Рис. 2



Рис. 3



Рис. 4



Рис. 5



Рис. 6

Обоснование необходимости автоматизации объекта

а) Дальнейшее обезвоживание картонного полотна

От сухости полотна во многом зависит повышение производительности сушильной части, снижение расхода пара, следовательно, и экономичность работы картоноделательной машины. Необходимо стремиться к максимальному увеличению сухости полотна еще в мокрой части машины, чтобы картонное полотно поступало на сушку при минимально возможном влагосодержании.

б) Улучшение качества поверхности полотна

Высокое давление прессования значительно снижает толщину картона, что ведет к снижению показателя жесткости картона. Поэтому необходимо установить оптимальные условия прессования при умеренном снижении жесткости картона.

Существующая схема автоматизации объекта на базе ПТК

Управление процессом осуществляется со станций оператора, в состав которых входит монитор, специальная клавиатура и трекбол. На мониторе отображается вся информация о процессе в виде картинок. Описание как пользоваться клавиатурой и трекболом, с описанием возможности системы по отображению информации о состоянии процесса, изложено в Инструкции для оператора по работе с системой Аккурей-1190.

АСУТП АББ дает оператору возможность:

видеть состояние параметров технологического процесса;

управлять параметрами технологического процесса в различных режимах, начиная с ручного управления клапанами и другими исполнительными механизмами до автоматического управления весом 1 м2 картонного полотна, влажностью и т.д.;

отображать предысторию технологического процесса в виде трендов (графиков изменения значений параметров во времени), на которых можно произвольным образом совмещать одновременно до шести параметров;

печатать рапорта;

печатать копию экрана.



Рис. 7



Рис. 8

Разработка новой системы автоматизации объекта

Функциональная схема автоматизации объекта на базе ПТК

Наименование техническая характеристика, завод, фирма, страна	Тип, шифр	Единица измерения	Количество
Разряжение в камерах отсасывающего вала Датчик разряжения воздуха в камере отсасывающего вала. Диапазон 0-40 кПа, вых 4-20 мА, пит 24 В П.Г. «Метран», Челябинск Клапан шаровой с пневмоприводом с пневмообразователем А70, Пит 24 В, «Metso-Automation», Финляндия Датчик разряжения воздуха в камере отсасывающего вала. Диапазон 0-100 кПа, вых 4-20 мА, Пит-24 В П.Г. «Метран», Челябинск Клапан шаровой с пневмоприводом с пневмообразователем А70, Пит 24 В, «Metso-Automation», Финляндия	Метран 100 ДВ 1243 R21lA5OAJJKBJ8-NE214S Метран 100 ДВ 1243 R21lA5OAJJKBJ8-NE214S	Шт Шт Шт Шт	1 1 2 2
Линейное давление между валами 170-190 кН Датчик давления дифференциальный магнитоупругий, диапазон 150-200 кПа , вых 4-20 мА, Пит-24 В Исполнительный механизм пневматический. Блок электронного управления, фирма JUDAG PAPIERMASCHINEN FURSTENTUM, Лихтенштейн Пульт дистанционного управления фирма JUDAG PAPIERMASCHINEN FURSTENTUM, Лихтенштейн Сукнонатяжка с приводом, редуктором и валиком. Максимальная ширина машины 3,58м, максимальная нагрузка 90кН, фирма JUDAG PAPIERMASCHINEN FURSTENTUM, Лихтенштейн	Мин ТС 956 F112/2 TR708 А/М	шт шт шт шт	2 1 1 1
Положение сетки Контактный датчик приема пластинка с керамической накладкой касается кромки сетки , передает механическое перемещение сетки и преобразует в электрический сигнал. Регулирующий блок и блок дистанционного управления. Фирма JUDAG PAPIERMASCHINEN FURSTENTUM, Лихтенштейн Электрический исполнительный механизм с редуктором, управляет перемещением сукноправильного валика. Фирма JUDAG PAPIERMASCHINEN FURSTENTUM, Лихтенштейн	GC20P GC20P	Шт шт	1 1
Давление воды на спрыски (р=0,35 МПа) Датчик избыточного давления. Диапазон 0-0,6 МПа Выход 4-20 мА П.Г. «Метран», Челябинск Поршневой следящий привод, выход 0-0,2 МПа Завод «Теплоавтомат» Харьков Датчик давления дифференциальный магнитоупругий. Диапазон 150-200 кПа Выход 4-20 мА Пит 24В Исполнительный механизм поршневой следящий привод выход 0-0,2 МПа Завод «Теплоавтомат» Харьков	Метран 100ДИ 1152 мин мин ПСП1П	шт шт шт шт	1 2 2 1
Положение шабера Электро-пневмопреобразователь. Вход 20-100 кПа Выход 4-20 Исполнительный механизм поршневой следящий привод. Вход 0-0,1 МПа Выход 4-20 мА Завод «Теплоавтомат» Харьков	ЭПП-М ПСП1Т	шт шт	1 1
Натяжение сукна (2 кН/м) Датчик приема силы натяжения (преобразование силы сдвига) без марки, типа для подшипников вала с постоянным углом обхвата сеткой с индикаторным прибором. Фирма JUDAG PAPIERMASCHINEN FURSTENTUM, Лихтенштейн Электропневматический преобразователь. Вход 0,4 МПа, Выход 4-20 «Монометр» Москва Датчик избыточного давления. Диапазон 0-0,6 МПа Выход 4-20 мА П.Г. «Метран», Челябинск Электропневматический преобразователь Вход 0,4 МПа, Выход 4-20 «Монометр» Москва	AZ4 ЭПП-1 Метран 100ДИ 1152 ЭПП-1	шт шт шт шт	1 1 1 1

Описание и назначение основных узлов ПТК

ПТК «АВВ» для управления КДМ состоит из следующих основных устройств:

технологических контроллеров Advant Controller 410 и Master Piece 200;

операторской станции AS-500;

сканера с датчиками веса, влажности и толщины;

принтеров;

системной шины Masterbus 300;

сетевой шины TCP/IP;

Один из вариантов блок-схемы комплекса технологических средств КТС на базе ПТК «АВВ» для управления КДМ представлен на рисунке ***

Технологические контроллеры

Технологические контроллеры предназначены для получения информации о состоянии технологического процесса от различных датчиков, обработки полученной информации в соответствии с заложенной программой, выдачи управляющих воздействий на процесс. К технологическому контроллеру мастер Piece 200 подключены сканер, датчики и исполнительные механизмы постоянной части КДМ. К технологическому контроллеру Advant Controller 410 подключены датчики и исполнительные механизмы, расположенные не оборудовании для подачи химикатов и пароконденсатной системы.

Ниже представлены основные технические характеристики контроллера Master Piece 200 и Advant Controller 410.

Технологический контроллер Master Piece 200

Master Piece 200 - это большой и мощный контроллер с 4600 входами и выходами. В качестве центральных устройств здесь применены процессоры 32 бит.

Станция Master Piece 200используется как автономная станция обработки или как встроенная в децентрализованную систему управления процессором устройство.

Каналы аналогового входа-900

Каналы аналогового выхода-900

Каналы цифрового входа-1400

Каналы цифрового выхода-1400

Процессор-Motorola 68000

Основная память - программное обеспечение системы в ПЗУ. Прикладная программа в ОЗУ 9,5 Мбай.

Контроллер Advant Controller 410

Контроллер Advant Controller 410 является конфигурируемой станцией обработки информации. На уровне контроллера предоставляется место для установки до 15 блоков ввода/вывода серии S 100, обеспечивающих до 480 входов/выходов. Дополнительно так же могут подключаться децентрализованные блоки ввода/вывода серии S 400. В данной конфигурации возможна обработка до 2500 сигналов параметров процесса.

Каналы аналогового входа-макс.900

Каналы аналогового выхода макс.900

Каналы цифрового входа-2300

Каналы цифрового выхода-1400

Процессор - Motorola 68020

Основная память - динамическая ОЗУ 4 Мбайт из которых для прикладных программ может быть представлено 2 Мбайт.

Операторские станции

Операторские станции предназначены для отображения информации о технологическом процессе, задание режимов управления процессом и ввода заданий параметров процесса.

Станция управления процессом Advant Stationсерии 500

Станция управления процессом Advant Station серии 500 является мощным компонентом системы управления процессом АВВ Master для взаимодействия человека с машиной.

Станция управления процессом выполнена на базе рабочих станций Hewlett-Packard 900/700 и известных стандартов типа Unix, X Windows. Она обеспечивает широкой набор управленческих функции и интерфейсов для взаимодействия человека с машиной.

Основными функциями этой станции являются:

отображение информации на экранах цветных мониторов в полной графики;

доступ к внешним системам;

возможности коррекции и вмешательства в ход процесса со стороны оператора;

обработка событий и аварийных извещений, а также их визуализация;

построение графиков за длительный период;

отображение текущих данных о состоянии объекта управления и аварийных извещений.

Станция оснащена работающей платой-ускорителем для работы в реальном масштабе времени.

В состав станции включены:

цветной монитор;

цветной струйный принтер и клавиатура.

Станция инжиниринга

С инжиниринговой станции выполняется программирование контроллеров всех стадий, а также сопровождение проектов станций операторов.

Станция инжиниринга Advant Engineering Station серии 500

Станция инжиниринга Advant серии 500 является рабочей станцией с оболочкой Unix и работает в среде X Windows, а также OSF/Motif, использует в качестве аппаратной платформы рабочую станцию Hewlett Packard 9000/700. Станция инжиниринга оказывает поддержку при решении инжиниринговых задач, возникающих при проектировании и запуске системы управления процессом, включая конфигурирование и документирование.

Сканер

Сканер, или интеллектуальная платформа, предназначенная для перемещения установленных на нем датчиков массы, влажности и толщины движущегося картонного полотна. Сканер оснащен собственным контроллером, который обрабатывает информацию, поступающую с датчиков, и передает по специальной связи в технологический контроллер Master Piece 200. Для обеспечения постоянной точности измерения контроллер автоматически выводит датчики за край картонного полотна и проводит стандартизацию.

Сканер в режиме непрерывного сканирования собирает информацию о продольном и поперечном профиле картонного полотна по массе, влажности и толщине.

Принтеры

В системе используются два принтера, которые предназначены для решения следующих задач:

струйный цветной для печати копий кадров;

матричный, подключенный к станции оператора на накате, для печати рапортов.

Сетевая шина

Сетевая шина использует протокол стандарта TCP/IP- протокол управления передачи данных/Интернет - протокол. В TCP/IP используется тройное квитирование установления связи, подтверждение приема сообщений, обеспечение высоконадежной дуплексной передачи данных по установленным соединениям.

Сетевая шина предназначена для подключения сетевого принтера и обеспечения возможности подключения к другим системам управления, учета и так далее.

Программное обеспечение

Программная часть АСУ ТП АВВ имеет следующие основные программы управления:

модуль управления массой 1м2 картонного полотна в продольном направлении;

модуль управления влажностью картонного полотна в продольном направлении;

координированное управление сушкой картонного полотна;

координированное управление скоростью картоноделательной машины;

система управления вакуум-формующими цилиндрами;

система управления подачей массы по слоям;

система локального регулирования.

Модуль управления массой 1м2 картонного полотна в продольном направлении

Он содержит функции управления сканированием, которые из значения массы 1м2, полученного со сканера, рассчитывают текущее значение 1м2 массы. Управляющее воздействие в виде задания суммарного расхода густой массы (массы перед смесительными насосами), поступает в систему управления распределения массы по слоям.

Модуль управления влажностью картонного полотна в продольном направлении

Он содержит функции управления сканированием, которые из полученного со сканера профиля влажности рассчитывают текущее значение влажности. Управляющее воздействие, виде задания управления пара. Поступает в 6 сушильную группу. Кроме того, при достижении предельных значений (минимального или максимального) задания в 6 сушильной группе, выдается новое задание в четвертую сушильную группу для вывода давления пара в шестой сушильной группе в рабочий режим.

Координированное управление сушкой

Координированное управление сушкой уменьшает потери тепла в сушильной части во время обрыва полотна и уменьшает вероятность пересушивания при перезаправке. Когда происходит обрыв все контуры управления давлением пара снижают задание и они остаются постоянными по величине. Величина задания определяется в виде доли от предшествующего обрыву задания. К концу обрыва все задания снова автоматически меняются до величин, предшествовавших обрыву.

Координированное управление скоростью

Пакет программ для управления скоростью обеспечивает координированное управление с упреждением заданий в другие контуры управления продольным профилем полотна для обеспечения стабильности показателей качества при изменении производительности (скорости) КДМ. Пакет позволяет программно изменять задание локальным контурам управления и координировать эти изменение заданий с учетом различия транспортных запаздыванием и постоянных времени, стабилизируя этим качества картона при изменение скорости КДМ.

Система локального регулирования

Система предназначена для построения локальных контуров регулирования параметрами технологического процесса. На ее базе построено непосредственно цифровое управление параметрами в пароконденсатной системе, системе подготовки химикатов в мокрой части КДМ

Заключение

картоноделательный машина прессовый контроллер

В курсовой работе была разработана система автоматизации прессовой части КДМ №2 на ОАО «СПБ КПК». По каталогам крупнейших производителей были выбраны современные датчики, отличающиеся повышенной точностью измерений и функциональностью. Разработана новая система автоматизации прессовой части на базе ПТК «АВВ» для системы управления КДМ

Список использованной литературы

1. Г.П. Буйлов Автоматика и автоматизация производственных процессов/ Учебно-методическое пособие / ГОУВПОС СПБГТУРП СПб, 2005.

2. Г.П. Буйлов Автоматизация оборудования целлюлозно-бумажного производства / Учебное пособие по дипломному проектированию/ ГОУВПОС СПБГТУРП СПб, 2009.

3. Кугушев И.Д. Терентьев О.А. Бумагоделательные и картоноделательные машины / СПб. 2008.

Размещено на Allbest.ru