Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Амурской области

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

«АМУРСКИЙ КОЛЛЕДЖ СЕРВИСА И ТОРГОВЛИ» (ГПОАУ АКСТ)

Дипломная работа

Тема: Модернизация системы автоматического управления ёмкостью для производства кисломолочных напитков

Ашиток Александр Вадимович

Белогорск - 2021



Введение

Автоматизация производства является одним из основных направлений технического прогресса. Внедрение систем автоматизации позволяет освободить человека от непосредственного участия в производственном процессе. В обществе автоматизация улучшает условия труда рабочих, повышает производительность труда и безопасность работы, увеличивает производительность оборудования, улучшает качество выпускаемой продукции, снижает себестоимость, сокращает брак, ведет к повышению материального благосостояния трудящихся.

Решением проблемы интенсификации промышленного производства и экономии всех видов ресурсов является создание крупных технологических агрегатов и комплексов, позволяющих повысить производительность труда, более эффективно использовать сырье и материалы, энергетические ресурсы и капиталовложения. Управлять подобными крупными технологическими агрегатами или комплексами в настоящее время невозможно без современных средств автоматики и вычислительной техники» без высокоэффективных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), создаваемых на основе новейших достижений в области теории управления, использующих экономико-математические метода и высокоэффективную вычислительную и управляющую технику.

Целью выпускной квалификационной работы является модернизация системы автоматического управления ёмкостью для производства кисломолочных напитков.

Для достижения цели, поставленной в выпускной квалификационной работе, были определены следующие задачи:

1. Выявить возможность применения модернизованной системы управления ёмкостью для производства кисломолочных напитков.

2. Провести подбор средств автоматического контроля регулирования и управления параметрами.

3. Разработать модернизированную функциональную схему автоматизации, принципиальную электрическую схему управлением электродвигателем и компоновку щита управления на первом уровне.

4. Проанализировать технологию монтажа, наладки и эксплуатации приборов и средств автоматизации.

5. Определить характер взаимосвязи между технологическим объектом и средствами управления.

Объектом выпускной квалификационной работы является ёмкость для производства кисломолочных напитков.

Предметом квалификационной работы является приборы и средств автоматического контроля регулирования и управления параметрами.

В выпускной квалифицированной работе будут рассмотрены вопросы разработки модернизированной системы управления ёмкостью для производства кисломолочных напитков, монтажа, наладки и эксплуатации приборов и средств автоматизации. Также будут рассмотрены параметры надежности, требования охраны труда, охраны окружающей среды и пожарной безопасности.



1. Технологический процесс производства кисломолочных напитков

1.1 Характеристика процесса производства кисломолочных напитков

Линия производства кисломолочных продуктов начинается с комплекса оборудования для подготовки сырого молока к переработке, включающие самовсасывающие насосы, счетчики - расходомеры, фильтры, охладительные установки и резервуары для хранения молока.

Ведущими в линии являются комплексы оборудования для образования, заквашивания и сквашивания нормализованной молочной смеси, включающие насосы, теплообменные установки, сепараторы-сливкоотделители, дозаторы и резервуары для смешивания компонентов молочной смеси, сепараторы - молокоочистители и гомогенизаторы, а также аппараты для заквашивания и сквашивания молочной смеси с последующим охлаждением, перемешиванием и выдержкой молочного сгустка.

В завершающий комплекс для получения готовой продукции входят резервуары для хранения, насосы, охлаждающие установки и машины для фасования готовой продукции в потребительскую тару

В соответствии с рисунком 1 приведена схема линии производства кисломолочных напитков резервуарным способом.

При производстве кефира резервуарным способом молоко из резервуара 18 подают насосом-дозатором 12 в установку 14, где подогревают до температуры заквашивания 23…25 °С. Заквашивание и сквашивание молочной смеси выполняют в аппарате 19. Он снабжен водяной рубашкой и специальными мешалками, обеспечивающие равномерное и тщательное перемешивание молока с закваской и молочного сгустка.

Во избежание вспенивания, влияющего на отделение сыворотки при хранении кефира, молоко в аппарат 19 подают через нижний штуцер.



Рисунок 1 - Машинно-аппаратурная схема линии производства кисломолочных продуктов резервуарным способом

Производственную кефирную закваску в массе 3…5 % от массы нормализованной смеси вносят или в потоке с использованием насоса-дозатора одновременно с нормализованной смесью, или перед подачей ее в аппарат 19. Для лучшего перемешивания смеси с закваской заполнение резервуара смесью производят при включенной мешалке. Перемешивание заканчивают через 15 мин. после заполнения аппарата 19.

Смесь сквашивают при температуре 23…25 °С до образования молочно-белкового сгустка кислотностью 85…100 °Т (рН 4,65…4,50).

По окончании сквашивания включают подачу ледяной воды в рубашку аппарата 19. Через промежуток времени 60…90 мин. После начала охлаждения включают мешалку. Молочный сгусток перемешивают 10…30 мин. Перемешивание должно обеспечить однородную консистенцию молочного сгустка. При хранении кефира с неоднородной, комковатой консистенцией может отделиться сыворотка.

Перемешанный и охлажденный до температуры 18…22 °С сгусток оставляют в покое до созревания на 6 ч, не выключая подачу воды в рубашку аппарата 19. После первого перемешивания мешалку останавливают на время 1…1,5 ч. Дальнейшее перемешивание ведут периодически, включая мешалку на 2…10 мин через каждый час, пока температура не достигнет 12…16 °С. Затем сгусток оставляют в покое для созревания на промежуток времени 9…13 ч, предварительно выключив подачу воды в рубашку.

В зависимости от производительности линии завершение процесса образования кефира осуществляют двумя способами. При производительности линии 2,5 и 5,0 т/ч готовый кефир из аппарата 19 насосом 12 загружают в приемную воронку фасовочной машины 23 для упаковывания в потребительскую тару.

При производительности линии 10 и 15 т/ч готовый кефир перед подачей на фасование предварительно охлаждают до 4…8 °С в пластинчатой охлаждающей установке 20 загружают в промежуточный резервуар 21. Из последнего насосом 22 кефир загружают в приемную воронку фасовочной машины 23 для упаковывания в потребительскую тару.

1.2 Характеристика оборудования для производства кисломолочных напитков

кисломолочный резервуарный машинный

Ёмкость Я1-ОСВ в соответствии с рисунком 2 представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с днищем и крышкой, теплообменной рубашкой в виде змеевика и патрубками подвода и отвода тепло хладагента. Корпус термоизолирован фенолформальдегидным пенопластом и облицован тонколистовой сталью. К нижнему днищу приварены регулируемые опоры.

Мешалка, установленная вертикально, имеет форму трубчатого контура с диагональной лопастью. В нижней части мешалка опирается на подшипник скольжения. Привод представляет собой плиту с установленным на ней мотор редуктором.

Моечное устройство состоит из двух головок, вращающихся во взаимноперпендикулярных плоскостях, каждая из которой имеет изогнутые трубки, создающие при вытекании на них жидкости реактивную силу, вращающую головки.

Рисунок 2 - Общий вид резервуара типа Я1-ОСВ: 1 - стеклянный термометр, 2 - термометр сопротивления, 3 -пробный кран, 4 -привод, 5 - моечное устройство, 6- крышка,7-вход хладагента, 8- мешалка, 9 - теплоизоляция, 10 - корпус, 11 - днище, 12 - выход хладагента, 13 - датчик нижнего уровня, 14 - патрубок наполнения-опорожнения, 15- опоры, 16- крышка люка, 17- лестница с площадкой обслуживания, 18- смотровое окно, 19- светильник, 20 - датчики верхнего уровня, 21- воздушный клапан

Заполнение и опорожнение резервуара продуктом осуществляется через патрубок, расположенный в нижней части корпуса.

В резервуаре имеется люк, закрываемый крышкой посредством защелки. У крышки люка установлен конечный выключатель. На верхней крышке резервуара расположен патрубок для подсоединения к внешней охладительной установке.

Система охлаждения в виде замкнутой спиральной рубашки позволяет прокачивать тепло хладагенты под избыточным давлением, что повышает эффективность теплообмена и упрощает проектные решения по обвязке резервуаров у потребителя трубопроводами тепло хладагентов.

Технология производства кисломолочных напитков, устройства и принцип работы основного оборудования ёмкости Я1-ОСВ приведены в работах [1] - [3].



2. Выбор и обоснование подбора КИПиА

2.1 Выбор параметров, средств автоматического контроля, регулирования и управления на первом уровне

Первый уровень управления включает измерительные преобразователи (датчики) и сигнализаторы параметров, средства управление исполнительными устройствами и пусковой аппаратурой. Пульты управления ТП и технологическим оборудованием в основном расположены по месту объекта управления. Взаимосвязь аппаратуры обеспечивается с помощью HART-протокола посредством полевой сети FieldbusH1.

Резервуары оснащены средствами контроля, автоматического и дистанционного управления технологическими процессами, что позволяет обеспечить минимальную трудоемкость эксплуатации и высокое качество вырабатываемых продуктов.

Для контроля температуры продукта в нижней части корпуса установлены стеклянный термометр и термометр сопротивления.

Для определения верхнего уровня продукта в верхней части корпуса установлены датчики верхнего уровня, для сигнализации опорожнения - датчик нижнего уровня,

Для автоматического контроля температуры используется прибор ТРМ148 предназначен для построения автоматических систем мониторинга, контроля и управления производственными технологическими процессами производства кисломолочных напитков

Для медных измерительных приборов диапазон измеряемых температур (от -50°С до 150°С). К несомненным преимуществам медных измерителей следует отнести их относительно невысокую стоимость и наиболее близкую к линейной характеристику «температура-сопротивление». Но, узкий диапазон измеряемых температур и низкие параметры удельного сопротивления существенно ограничивают сферу применения термопреобразователей ТСМ. Для автоматического контроля уровня используются кондуктометрические сигнализаторы уровня и вторичный прибор САУ-М7Е предназначен для создания систем автоматического поддержания уровня в резервуарах.

2.2 Выбор средств автоматического управления параметрами на втором уровне

Второй уровень управления предусматривает использование контроллеров AL-2000S с информационной мощностью в количестве трех комплектов с горячим резервированием на базе ЭВМ Pentium 1 и АРМ оператора - технолога и химика на базе IBM PC - 486. Прием и передача информации здесь осуществляется с помощью OC Windows NT. Основное ПОпультов технолога, диспетчера и рабочей станции мастера обеспечивается SCADA - программой PARAGON, можно использовать ТрейсМоуд. Эта программа реализует основные функции по визуализации измеряемой и контролируемой информации, передача данных и команд в систему контроля и управления. Она состоит из инструментального и исполнительного комплексов. Открытость SCADA - программы обеспечивает функционирование СУ в ОРС - сервере, что гарантирует работу сетевых структур без специальных драйверов. В качестве ОС контроллеров используют типовой систему OS - 9 или версии Windows, что позволяет закупать прикладное ПО для контроллеров, например, технологические языки стандарта IEC 1131.3.

Информационная мощность АСУТП склада БХМ составляет: входов/ выходов 5/5, т.е. 10. Из них аналоговых входов/выходов 1/0, дискретных входов/выходов 4/5. Контроллеры AL-2000S обеспечивают работу с небольшим резервом.

Выбор средств автоматического управления параметрами на первом и втором уровне приведено в работах [4] - [6].



3. Разработка схем КИПиА

3.1 Разработка функциональной схемы автоматизации

АСУТП производства кисломолочных напитков осуществляет отображение информации о протекании ТП в режиме РВ, контроль поступления молока и закваски, ввод задач и команд с клавиатур ПТК и АРМ оператора-технолога, а также управление ТП. Система управления процессом производства кисломолочных напитков осуществляется в супервизорном режиме в соответствии с рисунком 3.

Рисунок 3 - Структурная схема АСУТП

кисломолочный резервуарный машинный

В соответствии с рисунком А.1 выпускной квалификационной работы выполнена модернизированная схема системы управления ёмкость для производства кисломолочных напитков.

Основной задачей на стадии хранения кисломолочных напитков в ёмкости является поддержание оптимальной температуры. Температура в емкости измеряется термопреобразователя сопротивления ТСМ50 и АСУТП (ADAM - 5017 H). Который подключается к регулирующим каналом контроллера ТКМ-51 с выходом на регистрирующее устройство АЦПУ (4-2).

Выходные сигналы посредством нормирующих усилием управляют подачей пара в посредством ЦАП (ADAM-50-24) и регулирующего клапана 3, заполнение и опорожнение емкости контролируется электронным сигнализатором уровня 2-1 и АЦП модуль (ADAM-5017 H). Включенных в электрическую схему световой сигнализации с выходом на пульт ЭВМ и АРМ технолога. Включение двигателя мешалки 3, а также световая сигнализация 5-4 на пультах ЭВМ и АРМ технолога осуществляется посредством контроллера ТКМ-51 (2-2) ЦАР (ADAM 5024). Управление исполнительными механизмами, а также световая сигнализация осуществляется на пультах ЭВМ и АРМ технолога и имеет операторный и автоматический режим.

Модернизированная схема системы управления ёмкость для производства кисломолочных напитков выполнена по ГОСТ21.208?2013, примеры выполнения схем приведены в работах[8] - [9].

3.2 Составление и описание принципиальной схемы

В соответствии с рисунком Б.1 выпускной квалификационной работы представлена принципиальная схема автоматического регулирования и сигнализации уровня в резервуаре.

При подаче напряжения (ключ SA1) на щите управления загорается сигнальная лампа HL1. Для работы системы в автоматическом режиме необходимо установить ключ управления SA2 в положение «A». При опускании уровня в резервуаре до нижнего срабатывает выходное устройство сигнализатора уровня САУ, подающего напряжение питания на обмотку реле К1. Реле срабатывает и одним своим замыкающим контактом включает сигнальную лампу HL2, а другим включает реле К3. Реле К3 срабатывает и самоблокируется через собственный замыкающий контакт К3 и размыкающий контакт реле верхнего уровня К2. Одновременно с этим другим своим замыкающим контактом реле К3 подает питание на электромагнитный вентиль YA. Вентиль открывается, и продукт поступает в резервуар. При превышении значения уровня продукта Lmin (нижний уровень) отключается реле К1 и размыкаются все его замыкающие контакты.

Сигнальная лампа HL2 погаснет. Однако за счет самоблокировки реле К3 будет продолжать оставаться во включенном состоянии и продукт будет продолжать поступать в резервуар. При достижении продуктом верхнего уровня Lmax срабатывает реле верхнего уровня К2, которое своим замыкающим контактом включает сигнальную лампу HL3, а размыкающим контактом разрывает цепь самоблокировки реле К3. Реле К3 отключается, размыкаются его замыкающие контакты и цепь питания электромагнитного вентиля YA. Он закрывается, и подача продукта в резервуар прекращается.

Кнопка SB позволяет осуществить ручное дистанционное управление электромагнитным вентилем YA (ключ управления SA2 находится в положении «Д»).

Электрические принципиальные схемы выполняются по ГОСТ 2.702-2011, примеры выполнения схем приведены в работах [11] - [12].

3.3 Выбор и компоновка щита автоматизации

В соответствии с рисунком В.1 выпускной квалификационной работы будет указана схема компоновки щита управления на первом уровне.

На лицевой панели щита управления я установил вторичный прибор ТРМ1. Для измерения температуры заквашивания, и нормализации прибор для измерения уровня САУ- 6М, а также реле времени.

Под приборами располагается ключ управления, служащий для включения щита, и установки режима управления. Лампочки указывают какой режим включен.

Для управления работой трёхходовым краном на слив и подачу продукта установлен переключатель. Лампочки указывают какая операция выполняется.

Для управления работой исполнительным механизмом, подачей воды в теплообменную рубашку установлена кнопка со встроенным светодиодом.

Для управления работой электродвигателя мешалки и насоса дозатора в операторном режиме установлены кнопки со встроенным светодиодом. Электромагнитный контактор, тепловое реле, понижающий трансформатор устанавливаются во внутрь щита.

Компоновка щита управления выполняется по ОСТ 36.13?90.



4. Параметры надёжности монтаж, наладка и эксплуатация и ремонта КИПиА

4.1 Параметры надёжности КИПиА

Для оценки поведения автоматической системы в эксплуатационных условиях используется понятие надежности системы. При эксплуатации автоматическая система может подвергаться воздействию:

- механических нагрузок (вибраций, ударов, постоянного ускорения);

- электрических нагрузок (напряжения, электрического тока, мощности);

- окружающих условий (температура, влажность, давление).

Влияние указанных факторов проявляется в виде отклонений параметров системы от номинальных (расчетных) значений. Эти отклонения могут быть настолько значительными, что система становится непригодной к использованию, так как возникновение больших отклонений параметров от расчетных значений при эксплуатации системы приводит к аварии или к появлению брака в выпускаемой продукции.

Когда система перестает удовлетворять предъявляемым к ней требованиям, систему считают отказавшей. Следовательно, надежность является одной из характеристик качества системы, поэтому она, как и другие характеристики системы (точность, быстродействие), должна оцениваться количественно на основе анализа технических параметров системы в эксплуатационных условиях.

Так как на отдельные технические параметры системы оказывают влияние различные факторы (схемные, конструктивные, производственные и эксплуатационные) и учесть их аналитически при детерминированном подходе к анализу системы невозможно, то количественная оценка надежности системы возможна только на основе теории вероятностей или ее специальных разделов (теории случайных процессов и математической статистики).

Надежность - свойство системы сохранять во времени и в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.

Функции системы определяются целевым ее назначением. Автоматизированная система управления - это многофункциональная система. Вследствие воздействия возмущающих воздействий система может находиться в разных состояниях, обеспечивающих выполнение заданных ей функций. Однако, в каждом таком состоянии качество выполнения системой функций не будет одинаковым. Например, чем больше отклонение выходных параметров, характеризующих выполняемую функцию от заданных, тем менее качественно работает система, т.е. система менее эффективна. Под эффективностью системы понимают вероятность выполнения системой заданных функций при определенном значении параметра.

Надежность, в сущности, является характеристикой эффективности системы. Если для оценки качества автоматической системы достаточно характеризовать ее надежностью выполнения системой функций в различных состояниях, то надежность совпадает с эффективностью системы.

Обобщенное количественное значение надежности системы в большинстве случаев трудно непосредственно получить из первичной информации, кроме того, она не позволяет оценить влияние различных этапов разработки и эксплуатации системы, поэтому надежность целесообразно рассматривать по трем главным составляющим, которые являются свойствами системы и могут характеризоваться как качественно, так и количественно:

- безотказность;

- восстанавливаемость (ремонтопригодность);

- готовность.

Если в результате проектирования нерезервированной системы не удается обеспечить требуемую безотказность, можно применять следующие методы повышения надежности системы при эксплуатации:

- обратные связи;

- резервирование.

Применение отрицательных обратных связей позволяет стабилизировать параметры отдельных узлов, блоков и приборов системы, т. е. уменьшать вероятность отказа системы вследствие постепенных отказов. В ряде случаев полезно применять положительные обратные связи.

Повышение надежности изделий и систем может быть достигнуто с помощью резервирования.

Резервирование бывает информационное, временное, функциональное, аппаратурное и структурное. Рассмотрим два последних вида резервирования. Аппаратурное резервирование обеспечивается применением нескольких одинаковых устройств для достижения заданной цели, например, прием и запись уникальной информации одновременно на 2--3 устройства. Структурное (схемное) резервирование состоит в применении специальных схем соединений основного и резервного элементов.

Используют поэлементное резервирование и резервирование всей цепи основных элементов (нагруженный резерв). В полностью резервированной системе отказ одного или нескольких элементов не приводит к отказу всей системы. При постоянном резервировании, которое иногда называют пассивным, резервные устройства постоянно включены в схему, при этом до момента ремонта включенными в схему остаются и отказавшие устройства. Постоянное резервирование отличается простотой схем, возможностью применения к различным конструкциям (системам, приборам, узлам, элементам) и даже к внутриэлементным связям. Наиболее эффективно постоянное резервирование для элементов и внутриэлементных связей.

Параметры надёжности КИПиА определяются по ГОСТ 24.701-86



4.2 Расчет и выбор аппаратуры управления и защиты

Для работы электропривода мешалки подбираем электродвигатель серии АИР160S6

Технические данные рассматриваемого двигателя приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики двигателя серии АИР160S6

Электродвигатель АИР63В2
Номин. мощность, кВт	0,55
Ток при 380В, А	1,31
KПД, %	75,0
Kоэф. Мощн.	0,85
Масса, кг	5,5/5,72
Iп/ Iн	5,0
Мп/ Мн	1,9
Мm/Мн	2,3
Cos ц	0,85

Расчет номинального тока электродвигателя делаются по формуле:

(1)

где: Iном - номинальный ток электродвигателя, А

Pном - номинальная мощность электродвигателя, Вт

Uном - номинальное напряжение электродвигателя, В

Cosр - скольжение электродвигателя.

Пусковой ток электродвигателя определим по формуле:



(2)

Выбор контакторов и пускателей осуществляется по наибольшей мощности управляемого электродвигателя переменного тока.

Для управления установкой применён пускатель магнитный серии ПМЕ 1200. Он предназначен для коммутации силовых цепей и оснащён тепловым реле для защиты от перегрузок электродвигателей переменного тока.

Технические характеристики магнитного пускателя ПМЕ-100 приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики магнитного пускателя ПМЕ-100

Параметр	Значение
Номинальный ток, А	3
Номинальное напряжение обмотки, В	110
Предельный включаемый и отключаемый ток при U=380В, А	45
Провал главных контактов, мм	2,4 ± 0,4
Начальное нажатие на контактный мостик, Н	4,5
Раствор главных контактов, мм	3
Пусковая мощность обмотки, ВА	160
Номинальная мощность обмотки, ВА	18
Тип теплового реле	ТРН-10А

Расчет магнитного пускателя осуществляется по следующим формулам:

Iном.мп ? Iном.дв (3)

где: - номинальный ток магнитного пускателя, А

Iном.дв- номинальный ток электродвигателя, А

Подставив значения, получим 3 ? 1,15, т. е. условие выполняется.

Iпред.мп ?Iпуск.дв (4)

где: I пред.мп - предельный включаемый ток, А

Iпуск.дв- пусковой ток электродвигателя, А

Подставив в данную формулу численные значения получим 45 ? 5,75.

Условие выполняется, то есть выбранный магнитный пускатель ПМЕ-100 удовлетворяет всем нашим требованиям.

Для защиты двигателя от длительных перегрузок (20 - 50 %) применяются тепловые реле, которые включают последовательно в контролируемую цепь. В магнитных пускателях серии ПМЕ-200 применяются реле типа ТРН-10А

Технические характеристики теплового реле ТРН-10А приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Технические характеристики теплового реле ТРН-10А

Номинальный ток, А	2
Номинальное напряжение, В	380
Число замыкающих контактов	1
Число размыкающих контактов	1
Число полюсов	2
Марка биметалла	ТБ-31
Температура срабатывания, иС	320
Регулировка тока уставки	+25%

Данное реле было выбрано исходя из условий:

I н.т.р ? I ном.дв (5)

где: I ном.дв - номинальный ток теплового реле, А

I ном.дв - номинальный ток двигателя, А

Подставив численные значения, получим:

2 ? 1,15

Исходя из режима работы двигателя - длительный ток уставкиIуст тепловых реле определим из уравнения:

(6)

где Рперегр = (20…50 %)•Рном.дв+ Рном.дв- мощность при перегруженном состоянии.

2,56 А

4.3 Монтаж средств контроля и управления

При монтаже УТ-24 используют входящие в комплект поставки монтажные элементы крепления, прибор устанавливается на штатное место и закрепляется.

Габаритные и присоединительные размеры приборов, выполненных в различных вариантах корпусов. Проложить линии связи, предназначенные для управляющих сигналов, соединения прибора с сетью питания и исполнительными механизмами. При выполнении монтажных работ необходимо применять только стандартный инструмент.

При монтаже САУ- М6, следует учитывать правила организации эффективного заземления: все заземляющие линии прокладывать по схеме «звезда», обеспечивая хороший контакт с заземляемым элементом, все заземляющие цепи должны быть выполнены проводами как можно большего сечения, запрещается объединять клемму прибора с маркировкой «Общая» и заземляющие линии.

При монтаже ТРМ1 необходимо подготовить кабели для соединения прибора с датчиком, а также с источником питания.
Для обеспечения надежности электрических соединений рекомендуется использовать кабели медные многожильные, концы которых перед подключением следует тщательно зачистить и облудить. Зачистку жил кабелей необходимо выполнять с таким расчетом, чтобы их оголенные концы после подключения к прибору не выступали за пределы клеммника. срезать таким образом, чтобы втулка плотно прилегала к поверхности кабеля.
Примеры расчета и выбора аппаратуры управления и защиты, описание монтажа, приведено в работах [15] - [16].

4.4 Наладка элементов системы автоматизации

Настройка прибора ТРМ1 предназначена для задания и записи настраиваемых параметров в энергонезависимую память прибора. Прибор имеет два уровня настройки.

На первом уровне осуществляется просмотр и изменение значений параметров регулирования.

На втором уровне настройки осуществляется просмотр и необходимое изменение функциональных параметров прибора.

Настройка датчиков уровня.

Настройка производится на необходимых отметках. При монтаже датчиков необходимо обеспечить надежную электрическую изоляцию их друг от друга, а также между ними и стенками емкости. При использовании кондуктометрических датчиков, общий электрод допускается соединять с металлическим корпусом емкости.

Для настройки САУ-M6 следует:

- подать питание на прибор и убедиться, что на его лицевой панели засветился светодиод СЕТЬ;

- постепенно заполнить резервуар, контролируя по мере замыкания датчиков нижнего, промежуточного и верхнего уровней засветку соответствующих светодиодов «УРОВЕНЬ» на лицевой панели прибора. Если во время заполнения резервуара засветка светодиодов (или одного из них) не происходит, следует увеличить чувствительность соответствующих каналов контроля уровня. Чувствительность каналов меняется с помощью коммутаторов Х2 (для канала «Уровень 1»), Х3 (для канала «Уровень 2»), или Х4 (для канала «Уровень 3»). Чувствительность канала возрастает с увеличением порядкового номера положения перемычки на коммутаторе и снижается с уменьшением номера положения;

- постепенно опорожнить резервуар. Светодиоды, показывающие верхний, промежуточный и нижний уровень жидкости, должны последовательно перестать светиться. В случае необходимости (постоянное свечение какого-либо из светодиодов) уменьшить чувствительность тракта контроля уровня;

- для проверки качества настройки повторно заполнить и опорожнить резервуар, контролируя работу входных датчиков по светодиодам «УРОВЕНЬ».

Термометры сопротивления могут подключаться к прибору с использованием двухпроводной линии, но при этом отсутствует компенсация при изменении сопротивления соединительных проводов. Поэтому будет наблюдаться некоторая зависимость показаний прибора от колебаний температуры проводов.

Правила наладки элементов средств контроля и управления приведены в работе [17].

4.5 Эксплуатация и ремонт средств контроля и управления

Эксплуатация средств автоматизации в производстве имеет свои особенности, заключающиеся в том, что часть этих средств, таких, как датчики, исполнительные устройства, устанавливают непосредственно в производственных помещениях.

Техническое обслуживание ТРМ, УТ-24 и САУ проводится не реже одного раза в шесть месяцев и состоит в проверке крепления прибора, винтовых соединений, а также удалении пыли и грязи с клеммника прибора.

Техническое обслуживание термометров сопротивления заключается в профилактических осмотрах. При профилактическом осмотре должны быть выполнены следующие работы:

- проверка сохранности пломб;

- проверка обрыва или повреждения изоляции соединительного кабеля;

- проверка надежности присоединения кабеля;

- проверка отсутствия вмятин и видимых механических повреждений, а также пыли и грязи на корпусе ТС.

Периодичность профилактических осмотров преобразователей устанавливается потребителем, но не реже 2 раза в год.

При систематическом внешнем осмотре исполнительных механизмов необходимо проверять:

- целостность оболочки (корпуса вводного устройства и корпуса устройства регулирования), отсутствие на ней вмятин, коррозий и других повреждений;

- наличие всех крепящих деталей и их элементов, крепежные болты и гайки должны быть равномерно затянуты;

- состояние заземления: заземляющие зажимы должны быть затянуты и не покрыты ржавчиной, при необходимости произвести очистку и смазку;

- уплотнение вводного кабеля при отключении сети;

- отсутствие обрывов заземляющих проводов;

- отсутствие пыли и грязи на механизме.

При ремонте прибора ТРМ1 следует обесточить все линии связи, подходящие к прибору линии питания. Открутить два крепежных винта по краям клеммной колодки прибора. Отделить съемную часть колодки от прибора вместе с подключенными внешними линиями связи с помощью отвертки или другого подходящего инструмента. Вынуть прибор из щита, а на его место установить другой с предварительно удаленной разъемной частью клемм. Подсоединить к установленному прибору снятую часть клемм с подключенными внешними линиями связи. Закрутить крепежные винты клеммной колодки.

При ремонте прибора САУ М6 следует проверить состояние перемычек на коммутаторах Х2…Х7 и привести их в соответствие с параметрами конкретного технологического процесса. Коммутаторы Х2, Х3 и Х4 служат для ступенчатой регулировки чувствительности в каналах контроля «Уровень 1», «Уровень 2» и «Уровень 3»

При ремонте УТ-24 следует учитывать правила организации эффективного заземления, все заземляющие линии прокладывать по схеме «звезда», обеспечивая хороший контакт с заземляемым элементом все заземляющие цепи должны быть выполнены проводами как можно большего сечения, запрещается объединять клемму прибора с маркировкой «Общая»

Ремонт датчиков уровня:

Сначала тестируется герметичность поплавка. Выполняется диагностика резистивного слоя на плате. Если эти элементы изношены, то их можно заменить при условии, что есть запчасти от «донора».

В случае если резистивный слой стерся, для устранения проблемы можно укоротить контакт, имеющийся на плате. Это позволит элементам перемещаться по сохранившейся части слоя.

Чтобы отремонтировать контроллер, его нужно разобрать. Поводок извлекается из защелки (этот же элемент выполняет функцию оси контактной пластины).

Плата распаивается и извлекается из корпуса регулятора. Затем, используя наждачную бумагу, выполняется очистка схемы от следов окислений. Действовать необходимо осторожно, поскольку плата хрупка.

При ремонте термометра сопротивления чувствительный элемент разбирают, отделяя его от слюдяных накладок, стяжной ленты и каркаса. Обрыв устраняют сваркой платиновой проволки в электрической дуге или в растворе поваренной соли переменным током напряжением 20 - 24 В. При витковом замыкании элемента либо заменяют поврежденную слюдяную пластину с насечками, либо короткозамкнутые витки раздвигают и укладывают в соответствующие пазы в слюдяной пластине.

Правила эксплуатация и ремонта элементов средств контроля и управления приведены в работах [18] - [19].



5. Безопасная эксплуатация системы автоматизации

5.1 Мероприятия по охране труда

Мероприятия по охране труда представляют собой запланированную производственную деятельность, которая направлена на достижение поставленных задач в области охраны труда. Цели и задача всегда определяются индивидуально в соответствие с особенностями и направлениями работы организации.

Основные мероприятия по охране труда на предприятии:

1. Специальная оценка условий труда на предмет соответствия нормативам, для анализа профессиональных рисков.

2. Реализация мер, направленных на улучшение рабочих факторов.

3. Внедрение дистанционного и автоматизированного управления, регулирование технологических процессов.

4. Установка защитной сигнализации, которая будет оповещать о сбое в работе оборудования, систем аварийной остановки, спецсредств, исключающих возможность возникновения несчастных случаев при остановке энергоснабжения.

5. Защита элементов рабочего оборудования от потенциальных опасностей вроде летящих предметов, движущихся частей.

6. Модернизация коллективных защитных средств либо покупка новых.

7. Нанесение знаков безопасности, сигнальных цветов на оборудование, знаки контроля и управления.

8. Введение автоматизированных систем контроля за производственными факторами, вызывающими опасения.

9. Внедрение, модернизация технических устройств, необходимых для защиты от тока.

10. Монтаж предохранительных приспособлений, защиты, сигнализации.

Все поступающие работу лица должны пройти вводный (общий) инструктаж производственный инструктаж по безопасным приемам труда непосредственно на рабочем месте.

Вводный инструктаж, проводимый в виде лекции-беседы демонстрацией плакатов и наглядных пособий, позволяет ознакомиться работникам с общими правилами техники безопасности. При производственном инструктаже работнику объясняют обязанности на данном рабочем месте или по данной специальности, порядок содержания рабочего места, обращение с инструментом, приспособлениями; правила пользования защиты устройствами и приспособлениями, безопасные методы работ и правила поведения в случае опасности.

Помимо вводного и производственного инструктажа, работники не позднее трех месяцев со дня поступления на работу должны быть обучены безопасным методам работы. После прохождения обучения знания каждого работника проверяются и выдается соответствующее удостоверение. Кроме того, знай правил техники безопасности ежегодно проверяют, оформляется протоколом комиссии и делая отметку в удостоверении.

В цехе КИП и А по каждому виду работ должны быть утвержденные главным инженером предприятия инструкции по технике безопасности.

Так как персонал службы КИП и А довольно часто производит работы на щитах, пультах и отдельных приборах, относящихся к категории действующих электроустановок, особое внимание должно быть уделено вопросам электробезопасности. При ремонте электрических приборов необходимо выключать питание и вывешивать надпись, запрещающую включение электроэнергии. Если аппаратуру обесточить нельзя, необходимо поднакласть резиновый коврик, надевать диэлектрические перчатки защитные предохранительные очки применять инструмент с изолированными ручками. Категорически запрещается проверять наличие напряжения прикосновением руки и замыканием проводов. Промерять наличие напряжения разрешается только при помощи вольтметра, контрольной лампы или индикатора напряжения. Открытые токоведущие части в щитах, доступные случайному прикосновению, необходимо оградить изолирующими щитками. При всех пробных включениях приборов и средств автоматизации в местах возможного появления людей необходимо вывесить предупредительные плакаты: «Осторожно! Под напряжением» и др.

При работе с ручным электрифицированным инструментом наибольшая безопасность достигается применением электроинструмента на напряжение 36 В. Для питания переносных электроинструментов следует пользоваться понижающим трансформатором 220/36 В. При применении электроинструмента на напряжение выше 36 В необходимо их корпуса заземлять посредством отдельной жилы в питающем многожильном проводе, а присоединение к сети следует осуществлять через специальный штепсельный разъем с заземляющими контактами. Перед началом работы инструмент тщательно осматривают и проверяют исправность выключателя. Во время работы запрещается сменять сверла п удалять стружку руками.

Запрещается ремонтировать приборы, импульсные линии, запорную арматуру и регулирующие органы, находящиеся под давлением, а также установленные на трубопроводах е высокотемпературными и агрессивными жидкостями.

Требования охраны труда осуществляются по ГОСТ 12.0.004?2015.

5.2 Противопожарные мероприятия и охрана окружающей среды

Противопожарные мероприятия на производстве - одно из главных условий предупреждения и предотвращения возгораний. Подготовленные сотрудники смогут не допустить пожара по неосторожности, справиться с возгоранием и при необходимости провести успешную эвакуацию

В соответствии с установленными федеральным законом ФЗ № 69 требованиями, в каждом отделении необходимо наличие звуковых сигнальных систем, реагирующих на дым, газовых огнетушителей и хотя бы одного-двух щитов с пожарным инвентарем (топоры, рукава и ведра).

Руководителю предприятия необходимо разработать и утвердить инструкции по пожарной безопасности для каждого помещения.

Также он должен курировать исполнение их пунктов. Комиссия предприятия по пожарной безопасности проводит разъяснения каждому сотруднику требования, изложенные в инструкции.

Для того, чтобы избежать лишних жертв при пожаре, установить дисциплину и не допустить сильной паники людей, необходимо регулярно проводить для каждого сотрудника без исключения пожарные инструктажи. Они бывают разного уровня: вводного, начального и целевого.

Специально назначенные лица совместно с сотрудниками МЧС раз в два года обязаны проводить инструктаж о правилах пожарной безопасности с сотрудниками предприятия.

В ходе них сотрудники МЧС, специалисты или уполномоченные на мероприятии лица осветят следующие важные темы:

- изучение плана эвакуации при пожаре, указание наиболее безопасных путей и правила поведения при ее проведении;

- объяснение причин соблюдения правил пожарной безопасности;

- характеристика с технической стороны пожароопасных для жизни человека веществ, меры предосторожности и безопасного их использования;

- правила хранения веществ, которые легко воспламеняются и горят;

- рассмотрение характеристики эксплуатации оборудования и механизмов на предприятии, степени их пожарной опасности, руководства по тушению аппаратов;

- действия персонала при пожаре, распределение пожарных выходов между частями для предотвращения толпы при эвакуации;

- утверждение расписания дежурств и плановых обходов, разъяснение обязанностей при этом. Определение мест хранения запасных ключей от аварийных выходов;

- изучение элементарных правил пожарной безопасности.

Обучение персонала этим важным положениям значительно уменьшает шанс возникновения пожара, так как по вине людей происходит наибольшее количество возгораний. Раз в полгода необходимо проводить плановую учебную эвакуацию.

Такие упражнения выработают дисциплину, уменьшат панику, предотвратят неслаженные действия групп, а также позволят запомнить принадлежащий части пожарный выход. Помимо учебных тревог и эвакуаций специально приглашенные сотрудники спасательной службы могут помочь воссоздать условия возгорания. Они способствуют отработке всех возможных при пожаре ситуаций.

Также с сотрудниками общается врач. Специалист рассказывает, как правильно оказать первую помощь пострадавшему при пожаре.

Охрана окружающей среды на предприятии в соответствии с ФЗ № 7 характеризуется комплексом принятых мер, которые направлены на предупреждение отрицательного воздействия человеческой деятельности предприятия на окружающую природу, что обеспечивает благоприятные и безопасные условия человеческой жизнедеятельности. Учитывая стремительное развитие научно-технического прогресса, перед человечеством встала сложная задача - охрана важнейших составляющих окружающей среды (земля, вода, воздух), подверженных сильнейшему загрязнению техногенными отходами и выбросами, что приводит к окислению почвы и воды, разрушению озонового слоя земли и климатическим изменениям. Промышленная политика всего мира привела к таким необратимым и существенным изменениям в окружающей среде.

Разработка правовых законов, направленных на охранные меры окружающей среды и материальное стимулирование выполненных требований и профилактики комплекса природоохранных мероприятий. Для начала все работники предприятия прослушивают курс по технике безопасности, который инструктирует непосредственный начальник или работник по охране труда. Помимо простой техники безопасности рабочие должны также соблюдать ряд правил по техническим требованиям и нормативам предприятия, а также поддерживать санитарно-гигиенические нормы и микроклимат на рабочем месте. Все нормы и правила экологической и рабочей безопасности должны быть определены и зафиксированы в определенном документе.

Экологический паспорт предприятия - это комплексная статистика данных, отображающих степень пользования данным предприятием природных ресурсов и его уровню загрязнения прилегающих территорий. Экологический паспорт предприятия разрабатывается за счет компании после согласования с соответствующим уполномоченным органом и подвергается постоянной корректировке в связи с перепрофилированием, изменениями в технологии, оборудовании, материалов и т.д. Для правильного составления паспорта предприятия и во избежание мошенничества контролирование содержания вредных веществ в окружающей предприятие природе ведет специальная служба экологического контроля. Работники службы участвуют в заполнении и оформлении всех граф экологического паспорта, учитывая суммарное воздействие вредных выбросов в окружающую среду. При этом учитываются допустимые концентрационные уровни вредных веществ на прилегающих к предприятию территориях, воздухе, поверхностных слоях почвы и водоемов.

Противопожарные мероприятия и требования охраны окружающей среды приведены ФЗ № 69 от 21.12.1994 (ред. от 27.12.2019)и ФЗ №7(ред от 27.12.2019).



Заключение

Автоматизация служит для того чтобы уменьшить количество брака продукции, улучшение качества и количества выпускаемой продукции.

Следует отметить тот факт, что на сегодняшний день автоматизация является уже не только техническим средством, а настоящим партнером человека, защищающим его от опасностей и понижающим повышающим качество его жизни. С помощью автоматизации воплощаются в реальность самые новые научные области и дисциплины, которые помогут человеку развиваться в ближайшем будущем.

Использование устаревших технологий неизбежно приводит к снижению эффективности производства и к потере значительной части прибыли. Чтобы не отставать от конкурентов, может потребоваться модернизация системы управления, осуществляющей контроль технологических процессов. Основанием для выполнения этой работы также является изменение специфики деятельности или расширение производственных мощностей предприятия.

Модернизация систем управления позволит постепенно обновить существующую платформу более совершенными разработками. Используемые нами компоненты имеют стандартную основу и прекрасно сочетаются друг с другом. Это семейство объединяет в своем составе приборы и системы оперативного управления и мониторинга, предназначенные для работы с программируемыми контроллерами SIMATIC.

Модернизация ? это процесс обновления оборудования с целью повышения работаспособности технических устройств в соответствии с новыми требованиями и современными нормами. Любое используемое человеком оборудования требует модернизации.

Комплексная модернизация повышает производительность работы оборудования. Сокращаются затраты на монтаж, введение в эксплуатацию и сервисное обслуживание машин. Появляется возможность перевести производство на круглосуточный режим и избежать дорогостоящего простоя оборудования. Профессионально выполненная модернизация производственных процессов позволяет повысить рентабельность предприятия.

Из проделанной работы можно будет сделать выводы, что благодаря модернизации системы автоматизации оборудования, будут уменьшены расходы на потраченную продукцию, также количество брака продукции, на увеличение производительности продукции, а благодаря проведению мероприятий по монтажу, наладке, ремонту, эксплуатации приборов автоматизации можно увеличить срок их службы.

В ходе моей выпускной квалификационной работыбыл рассмотрен технологический процесс производства кисломолочных напитков, составлена модернизированная схема автоматизации, схемы управления электродвигателем и компоновка щита, даны краткие описания этих схем, разработана организация монтажа, наладки, эксплуатации и ремонта КИПиА и элементов автоматических устройств систем управления. Так же был произведён расчёт номинального тока электродвигателя, расчет и подбор магнитного пускателя, а также было подобрано тепловое реле. Так же были рассмотрены параметры надежности КИПиА.

Рассмотрены вопросы охраны труда, пожарной безопасности, мероприятия по охране окружающей среды, при выполнении монтажа, наладки, эксплуатации и ремонта системы автоматического управления приборов и средств автоматизации.



Литература

1. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.А., Ураков О.А. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн.1: Учеб, для вузов/ Под ред. акад. РАСХН Панфилова В.А. ? М.: Высш. шк., 2001.?703 с.

2. Бредихин С.А., Космоденемьянский Ю.В., Юрин В.Н. Технология и техника переработки молока. - М.: Колос, 2001. - 400 с.: ил.

3. Ю.Драгилев А.И., Дроздов В. С. Технологическое оборудование предприятий перерабатывающих отраслей АПК. ? М.: Колос, 2001.- 352

4. Брусиловский, Л.П. АСУТП цельномолочных и молочнокислых Производств / Л.П. Брусиловский, А.Я. Вайнберг. ? М.: Колос, 1993.

5. Шишмарев В.Ю. «Автоматизация технологических процессов: учеб. СПО ? М.: «Академия», 2009. ? 352 с.

6. Евдокимова Г.М., Селевцов Л.И. Автоматизация производственных процессов в мясной и молочной промышленности. Учебное пособие ? М.: Колос, 2000

7. ГОСТ21.208?2013 Автоматизация технологических процессов Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах

8. Благовещенская М.М. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Учеб.для вузов/М.М. Благовещенская, Л.А. Злобин. - М.: Высш. шк., 2005. - 768 с.: ил.

9. Андреев С.М. Разработка и компьютерное моделирование элементов системавтоматизации с учетом специфики технологических процессов: учебник для студ. учреждений сред.проф. образования / С.М. Андреев, Б.Н. Парсункин. - М.: Издательский центр «Академия», 2017.

10. ГОСТ 2.702-2011 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем

11. Лаврищев И.Б., Кириков А.Ю., Добряков В.А.Разработка принципиальных электрических схем систем управления процессами пищевых производств: Метод.указания к практическим занятиям по курсовому проектированию для студентов спец. 210200 и направления 550200. - СПб.: СПбГУ? НиПТ, 2004.

12. Китаев В.Е. Электротехника с основами промышленной электроники. Москва, «Высшая школа», 2011?306с.

13. ОСТ 36.13?90 Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов. Общие технические условия

14. ГОСТ 24.701-86 Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения

15. Каминский М. Л. Монтаж приборов контроля и аппаратуры автоматического регулирования и управления. Учебник для СПО М., «Высшая школа», 2010?654с.

16. Клюев А.С. и др. Монтаж приборов и средств автоматизации. Москва, «Энергия», 2011 ?451 с.

17. Барласов Б.З. Наладка приборов и систем автоматизации: Учеб. Для сред.проф.? техн. училищ,? 3?е изд., перераб. И доп.? М: Высш.шк.,2011.?304 с., ил.?(Профтехобразование).

18. Ивашин Г.В. Никитенко К.Ф. Монтаж наладка и эксплуатация автоматических устройств в пищевой промышленности: учебник для студентов вузов/Г. В. Ивашин, К. Ф. Никитенко-изд.,изд-во: «Пищевая промышленность», 1977.?184 с. Издания (многотомные и однотомные)

19. Смирнов А. А. Справочное пособие по ремонту приборов и регуляторов. Москва, «Энергоатомиздат», 2010?712с.

20. ГОСТ 12.0.004?2015 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).

21. Федеральный закон № 69 «О пожарной безопасности» (ред. от 27.12.2019)

22. Федеральный закон № 7Об охране окружающей среды (с изменениями на 27декабря 2019 года)



Приложение А

Схема автоматизации ёмкости для производства кисломолочных напитков

Рисунок А.1- Схема автоматизации ёмкости для производства кисломолочных напитков



Приложение Б

Электрическая принципиальная схема автоматического регулирования и сигнализации уровня в резервуаре

Рисунок Б.1 - Электрическая принципиальная схема автоматического регулирования и сигнализации уровня в резервуаре



Приложение В

Схема компоновки щита управления

Рисунок В.1 - Схема компоновки щита управления

Размещено на Allbest.ru