Разработка схемы автоматизации однокорпусной выпарной установки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Автоматизация играет решающую роль при организации промышленного производства по принципу: выпуск заданного количества продукции при минимуме материальных затрат и затрат ручного труда. В особенности актуальной автоматизация становится в отраслях промышленности, конечная продукция которых находит массовый спрос у потребителя и используется практический во всех производственных процессах. Автоматизированные системы управления технологическими процессами в пищевой промышленности являются высшим этапом комплексной автоматизации и призваны обеспечить существенное увеличение производительности труда, улучшения качества выпускаемой продукции и других технико-экономических показателей производства, а также защиту окружающей среды. Специалист в области разработки АСУТП должен владеть теорией автоматического регулирования и управления, разбираться в конструкциях и основах технологии производственных агрегатов, достаточно свободно ориентироваться в работе ЭВМ, математическом и алгоритмическом обеспечения, уметь правильно применять средства информационной и управляющей техники.

Современное производство характеризуется многообразием связей между отдельными процессами и необходимостью их четкой последовательности. Непрерывное и поточное производство, а также высокие скорости протекания отдельных операций вызывают необходимость в сокращении времени перехода от одной операции к другой, повышают требования к быстродействию, точности и объективности управления, которое стало практически невыполнимым для человека. Развитие современного производства идет по пути создания высокоэффективных промышленных установок, сопровождается интенсификацией технологических и производственных процессов и систем управления ими. При этом постепенно был осуществлен переход от ручного управления технологическими процессами к автоматизированным и далее - к полностью автоматическим.

Целью курсовой работы является ознакомление с принципами построения современных систем автоматизации технологических процессов, реализованных на базе промышленных контроллеров и ЭВМ. В настоящее время такие системы широко внедряются на предприятиях. В ходе выполнения курсовой работы решаются следующие задачи:

1) ознакомление с методикой разработки функциональных схем автоматизации технологических процессов на базе серийно выпускаемых приборов и промышленных контроллеров;

2) ознакомление с характеристиками современных приборов и средств автоматизации;

3) изучение основных подходов к обоснованному выбору приборов и технических средств автоматизации;

4) изучение действующих стандартов и других нормативных документов, регламентирующих правила оформления технической документации по автоматизации технологических процессов.

1. Исходные данные на проектирование

1.1 Схема установки и описание её работы

Рассмотрим описание технологического процесса выпаривания в однокорпусной выпарной установке на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема технологического процесса выпаривания

Исходный продукт подаётся на выпаривание в однокорпусной выпарной аппарат 2 из сборника 1 центробежным насосом Н1. Выпарной аппарат обогревается водяным паром давлением 200 кПа. Концентрированный продукт откачивается в сборник 3 центробежным насосом Н2.

1.2 Перечень контролируемых и регулируемых параметров

Автоматическое регулирование:

? концентрация готового продукта (расходом пара);

? давление греющего пара;

? уровень в аппарате (расходом исходного продукта).

Измерение и регистрация на ЭВМ:

? расход готового продукта;

? концентрация готового продукта.

Измерение:

? расход греющего пара;

? концентрация исходного продукта;

? давление в аппарате;

? температура готового продукта;

? уровень в аппарате;

? уровень в сборнике 3.

Сигнализация:

? уровень в сборнике 1;

?давление греющего пара.

Автоматическая блокировка:

? отключение пара при отключении насоса Н1.

Управление:

? включение и отключение двигателя насоса Н1;

? включение и отключение двигателя насоса Н2.

1.3 Материальный и тепловой баланс. Расчёт диаметров трубопровода

Техническая характеристика оборудования, используемого в технологическом процессе выпаривания в однокорпусной установке:

1) производительность по готовому продукту - 4 т/ч;

2) температура пара - 119,6 °С;

3) плотность пара - 1,107 кг/м3;

4) коэффициент парообразования - 2208 кДж/кг;

5) плотность исходного продукта - 1028 кг/м3;

6) выпаривается 20 % воды;

7) температура продукта на входе - 20°С;

8) температура продукта на выходе - 100°С;

9) давление пара - 200 кПа.

Диаметры трубопроводов можно определить по объёмному расходу:

где - расход продукта, м3/с;

W - скорость продукта, м/с;

F - площадь поперечного сечения трубопровода, м2;

d - внутренний диаметр трубопровода, м.

Из формулы (1) получим:

При расчётах трубопроводов скорость движения (м/с) ориентировочно может быть принята в следующих интервалах:

1) движение жидкости при подаче насосом: 1 - 2,5 м/с;

2) движении самотеком: 0,1 - 0,5 м/с;

3) для газов: 5 - 20 м/с;

4) для паров: 15 - 40 м/с.

Определим расход исходного продукта и диаметр трубопровода для его подачи.

Рассчитаем массовый расход исходного продукта:

Тогда объёмный расход вычислим по формуле:

где G - массовый расход, кг/с;

с - плотность, кг/м3.

Зная объёмный расход и принимая (т.к. исходный продукт подаётся насосом), определим диаметр трубопровода по формуле (2):

Принимаем d1=32 мм.

Определим расход и диаметр трубопровода для подачи греющего пара.

По тепловой нагрузке аппарата можно определить расход греющего пара, для этого можно воспользоваться следующим выражением, полученным из уравнения теплового баланса:

где 1,08 - постоянный коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду;

G - расход продукта, кг/с;

С - теплоёмкость продукта, Дж/кг•К;

r - удельная теплота парообразования (определяется по таблицам в зависимости от давления), Дж/кг;

tн, tк - начальная и конечная температуры нагреваемого продукта.

Подставив в формулу (4) числовые значения получаем:

Находим объёмный расход пара по формуле (3):

где с=1,107 кг/м3 ? плотность греющего пара.

Зная объёмный расход пара, определим диаметр трубопровода для подачи пара по формуле (2):

где W = 30 м/с - скорость движения пара.

Принимаем d2 = 300 мм.

Определим объёмный расход и диаметр трубопровода для выпаренного (готового) продукта.

Из технической характеристики массовый расход готового продукта:

G3 = 4 т/ч = 1,111 кг/с.

Объёмный расход выпаренного (готового) продукта согласно формуле (3) составит:

где кг/м3 - плотность выпаренного продукта.

Определим диаметр трубопровода по формуле (2):

где W = 2 м/с, т.к. выпаренный продукт отводится насосом.

Принимаем d3=25 мм.

Определим объёмный расход и диаметр трубопровода для отвода вторичного пара.

Из технической характеристики массовый расход вторичного пара:

.

Тогда объёмный расход вторичного пара по формуле (3) составит:

где кг/м3 - плотность вторичного пара.

Диаметр трубопровода для отвода вторичного пара согласно формуле (2):

где W = 30 м/с - скорость движения вторичного пара.

Принимаем d4=100 мм.

Таким образом, были получены следующие значения диаметров трубопроводов:

1) трубопровод исходного продукта - 32 мм;

2) трубопровод пара - 300 мм;

3) трубопровод готового продукта - 25 мм;

4) трубопровод вторичного пара - 100 мм.

1.4 Техническая характеристика объекта автоматизации

Таблица 1 ? Технические характеристики

Производительность установки по готовому продукту	4 т/ч
Диаметр трубопровода для подачи исходного продукта	32 мм
Диаметр трубопровода для подачи греющего пара	300 мм
Диаметр трубопровода для отвода вторичного пара	100 мм
Диаметр трубопровода для отвода готового продукта	25 мм

2. Разработка функциональной схемы автоматизации

Схема построена на базе контроллера ADAM-5000, укомплектованного соответствующим набором модулей ввода/вывода. Контроллер связан с ЭВМ через сеть Ethernet. Управляющая ЭВМ таким образом используется для вывода на экран значений технологических переменных, регистрации и сигнализации их предельных значений. Также ЭВМ формирует законы управления исполнительными механизмами.

Для измерения концентрации готового продукта используется концентратомер кондуктометрический. Данный концентратомер состоит из чувствительного элемента поз.QE-1а, установленного на трубопроводе, и преобразователя концентрации поз. QT-1б с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20 мА), который подаётся на вход модуля аналогового ввода AI ADAM-5017 контроллера ADAM-5000. Этот модуль предназначен для ввода унифицированного токового сигнала (4-20 мА). Регулирование концентрации готового продукта осуществляется путём изменения расхода греющего пара регулирующим органом, установленным на трубопроводе подачи греющего пара. Этот регулирующий орган оснащён электродвигательным исполнительным механизмом поз. 1д. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода DO ADAM-5056 через магнитный пускатель поз. NS-1в. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом, в схеме задействовано два канала дискретного вывода. Для ручного управления исполнительным механизмом также предусмотрена кнопочная станция поз. HS-1г, установленная по месту. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI ADAM-5051.

Измерение давления греющего пара осуществляется при помощи преобразователя избыточного давления поз. РТ-2а, с которого унифицированный сигнал тока 4-20 мА поступает на модуль аналогового ввода AI ADAM-5017. Регулирование давления осуществляется за счёт изменения расхода пара регулирующим органом с электрическим исполнительным механизмом поз. 2г. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода DO ADAM-5056 через магнитный пускатель поз. NS-2б. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом, в схеме задействовано два канала дискретного вывода. Для ручного управления исполнительным механизмом также предусмотрена кнопочная станция поз. HS-1в, установленная по месту. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI ADAM-5051. Для сигнализации предельно допустимого давления на щите установлена сигнальная лампа HL1. Эта лампа подключена к модулю дискретного вывода DO ADAM-5056.

Для измерения уровня в аппарате используется волновой уровнемер. Данный уровнемер состоит из зонда поз. LE-3а, погружаемого непосредственно в раствор, и преобразователя поз. LT-3б, установленного рядом с оборудованием. На выходе из преобразователя формируется унифицированный токовый сигнал (4-20 мА), который подаётся на вторичный показывающий прибор поз. LI-3в и на вход модуля аналогового ввода AI ADAM-5017 контроллера ADAM-5000. Регулирование уровня в аппарате осуществляется путём изменения расхода исходного продукта регулирующим органом, установленным на трубопроводе подачи исходного продукта. Этот регулирующий орган оснащён электродвигательным исполнительным механизмом поз. 3е. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода DO ADAM-5056 через магнитный пускатель поз. NS-3г. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом, в схеме задействовано два канала дискретного вывода. Для ручного управления исполнительным механизмом также предусмотрена кнопочная станция поз. HS-3д по месту.

Измерение расхода готового продукта осуществляется при помощи интеллектуального вихревого расходомера, который состоит из чувствительного элемента поз. FE-4а, находящегося непосредственно в трубопроводе, и преобразователя поз. FT-4б, с которого унифицированный сигнал тока 4-20 мА поступает на модуль аналогового ввода AI ADAM-5017 контроллера ADAM-5000.

Измерение расхода греющего пара производится при помощи интеллектуального вихревого расходомера, который состоит из чувствительного элемента поз. FE-5а, находящегося непосредственно в трубопроводе, и преобразователя поз. FT-5б, с которого унифицированный токовый сигнал (4-20 мА) поступает на вторичный показывающий прибор поз. FI-6в и на модуль аналогового ввода

AI ADAM-5017 контроллера ADAM-5000.

Измерение концентрации исходного продукта осуществляется при помощи концентратомера кондуктометрического. Данный концентратомер состоит из чувствительного элемента поз.QE-6а, установленного на трубопроводе, и преобразователя концентрации поз. QT-6б с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20 мА), который подаётся на вторичный показывающий прибор поз. QI-6в и на вход модуля аналогового ввода AI ADAM-5017 контроллера ADAM-5000.

Измерение давления в аппарате производится при помощи преобразователя избыточного давления поз.PT-7а, установленного по месту, с выходным унифицированным токовым сигналом 4-20мА, который подаётся на вторичный показывающий прибор поз.PI-7б и на вход модуля аналогового ввода AI ADAM-5017 контроллера ADAM-5000.

Измерение температуры готового продукта осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления поз. ТE-8а, с которого унифицированный сигнал тока 4-20 мА поступает на вторичный показывающий прибор поз. TI-7б и на вход модуля аналогового ввода AI ADAM-5017 контроллера ADAM-5000.

Измерение уровня в сборнике 3 осуществляется при помощи волнового уровнемера. Данный уровнемер состоит из зонда поз. LE-9а, погружаемого непосредственно в раствор, и преобразователя поз. LT-9б, установленного рядом с оборудованием. На выходе из преобразователя формируется унифицированный токовый сигнал (4-20 мА), который подаётся на вторичный показывающий прибор поз. LI-9в и на вход модуля аналогового ввода AI ADAM-5017 контроллера ADAM-5000.

Измерение уровня в сборнике 1 осуществляется при помощи волнового уровнемера. Данный уровнемер состоит из зонда поз. LE-10а, погружаемого непосредственно в раствор, и преобразователя поз. LT-10б, установленного рядом с оборудованием. На выходе из преобразователя формируется унифицированный токовый сигнал (4-20 мА), который подаётся на вход модуля аналогового ввода AI ADAM-5017 контроллера ADAM-5000. Для сигнализации предельно допустимого минимального уровня в сборнике 1 на щите установлена сигнальная лампа HL1. Эта лампа подключена к модулю дискретного вывода DO ADAM-5056.

Включение и отключение двигателя М1 насоса H1 осуществляется автоматически через магнитный пускатель поз. NS-11а, либо вручную при помощи кнопочной станции поз. HS-11б, расположенной по месту.

При отключении насоса Н1 осуществляется отключение подачи греющего пара регулирующим органом, установленным на трубопроводе подачи греющего пара. Этот регулирующий орган оснащён электродвигательным исполнительным механизмом поз. 12в. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода DO ADAM-5056 через магнитный пускатель поз. NS-12а. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом, в схеме задействовано два канала дискретного вывода. Для ручного управления исполнительным механизмом также предусмотрена кнопочная станция поз. HS-12б, установленная по месту. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI ADAM-5051.

Включение и отключение двигателя М2 насоса H2 осуществляется автоматически через магнитный пускатель поз. NS-13а, либо вручную при помощи кнопочной станции поз. HS-13б, расположенной по месту.

3. Выбор и обоснование приборов и средств автоматизации

Требования к качеству работы системы автоматического контроля включают в себя основные метрологические данные: точность измерения, порог чувствительности и быстродействие системы.

Основой для выбора датчика служат характеристика измеряемой среды и диапазон изменения контролируемого параметра. В случае непосредственного контакта датчика с измеряемой средой возможно нежелательное влияние продуктов на конструктивные узлы датчиков (коррозионного и эрозионного характера), поэтому зачастую применяются конструкции из нержавеющей стали, нанесение на них антикоррозионных покрытий и так далее. При выборе чувствительных элементов так же следует учитывать возможное влияние их материала на качество продукции.

Выбор диапазона измерений должен учитывать возможные значения контролируемого параметра в условиях нормальной работы, а также при проведении некоторых вспомогательных операций: мойки, стерилизации и так далее. Принято считать, что номинальное значение измеряемого параметра должно составлять примерно 2/3 от шкалы прибора, однако при этом следует учитывать характер изменения измеряемой величины. Для большинства технологических измерений максимальное значение измеряемой величины может лежать в пределах последней четверти диапазона шкалы.

1. Подбираем концентратомер для измерения концентраций исходного и готового продукта.

Исходные данные: максимальное рабочее значение концентрации составляет 32 %, максимально допустимая погрешность Д=0,5 %. Среда неагрессивная. Преобразователь предполагается подключать к модулю аналогового ввода DI ADAM-5017 и к вторичному показывающему прибору Сосна-003.

Определяем верхний предел измерения преобразователя 32/(3/4)=42,6%.

По справочнику /2/ подбираем концентратомер кондуктометрический КВЧ-5М, пределы измерений которого 0…50 %. Внешний вид концентратомера кондуктометрического КВЧ-5М представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Концентратомер кондуктометрический КВЧ-5М

2. Подбираем преобразователь давления

Исходные данные: давление постоянное, рабочее значение давления 0,25 МПа, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя =0,0007 МПа. Преобразователь предполагается подключать к модулю аналогового ввода DI ADAM-5017 и к вторичному показывающему прибору Сосна-003.

Определяем верхний предел измерения преобразователя 0,25/(3/4)=0,33 МПа. Выбираем по справочнику преобразователь избыточного давления Сапфир 22МТ, модель 2140, применяемый для измерения давления жидкостей, газов и газовых смесей. Верхний предел измерения 0,6 МПа. Диапазон измерения выбран таким образом, чтобы максимальное рабочее значение давления составляло примерно 3/4 от диапазона измерения, поскольку давление в трубопроводе постоянное. Преобразователь формирует унифицированный токовый сигнал 4?20 мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового ввода

DI ADAM-5017.

Основная погрешность данного преобразователя составляет 0,1% от диапазона измерения и равна

р=0,60,1/100=0,0006 МПа.

Поскольку р не превышает максимально допустимую погрешность измерений =0,0007 МПа, то выбранный преобразователь обеспечивает требуемую точность измерений.

Принцип действия преобразователя заключается в следующем: измеряемое давление, подаваемое во входную камеру датчика, вызывает деформацию измерительной мембраны, что, в свою очередь, приводит к деформации тензорезисторов и разбалансировке измерительного моста. Разбаланс напряжений с помощью электронной схемы преобразуется в выходной сигнал.

Внешний вид преобразователя избыточного давления Сапфир 22МТ, модель 2150 представлен на рисунке 3.

Рисунок 2 - Преобразователь избыточного давления Сапфир 22МТ-215

3. Подбираем уровнемер для измерения значения уровней в аппарате и сборниках 1, 3.

Исходные данные: максимальное рабочее значение уровня 3 м, максимально допустимая погрешность измерений =0,01 м. Преобразователь предполагается подключать к модулю аналогового ввода DI ADAM-5017 и к вторичному показывающему прибору Сосна-003.

Определяем верхний предел измерения преобразователя 3/(3/4)=4 м.

Выбираем по справочнику волноводный уровнемер Метран-3300, длина зонда составляет от 0,1 до 23,5 м, принимаем верхнее значение 4 м. Датчик формирует унифицированный токовый сигнал 4?20 мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового ввода DI ADAM-5017 и к вторичному показывающему прибору Сосна-003.

Основная погрешность данного прибора (для зонда длиной до 5 м) составляет L=5 мм. Поскольку L не превышает максимально допустимую погрешность измерений =0,01 м, то выбранный прибор обеспечивает требуемую точность измерений.

Принцип действия уровнемера: он излучает ультразвуковые импульсы по направлению к поверхности продукта. Импульсы отражаются от поверхности обратно и принимаются уровнемером, который измеряет время между излучением и приемом импульсов. Прибор использует время и скорость распространения звука для расчета расстояния между мембраной уровнемера и поверхностью продукта.

Волноводный уровнемер Метран-3300 представлен на рисунке 3.

Рисунок 4 - Волноводный уровнемер Метран-3300

4. Подбираем расходомер для измерения расхода готового продукта.

Исходные данные: максимальное рабочее значение расхода готового продукта составляет 4000 кг/ч, максимально допустимая погрешность Д=0,5 %. Среда неагрессивная. Предполагается подключение к вторичному показывающему прибору Сосна-003.

Определим верхний предел измерения:

4000/(3/4)=5333,3 кг/ч.

Предварительно выбираем интеллектуальный вихревой расходомер

Rosemount 8800С, его максимальный предел измерений для насыщенного пара находится в диапазоне 54,6..157457 кг/ч, следовательно, необходимый верхний предел попадает в заданный диапазон, принимаем верхний предел 5400 от диапазона измерения, тогда

Q=54001,35/100=72,9 кг/ч.

Поскольку Q не превышает максимально допустимую погрешность измерений Д=±120 кг/ч, то выбранный преобразователь обеспечивает требуемую точность измерений.

Принцип действия выбранного расходомера основан на измерении частоты колебаний вихрей, создаваемых при прохождении потоком тела обтекания, которая в свое время пропорциональна расходу.

Структурная схема вихревого расходомера представлена на рисунке 4. Внешний вид расходомера представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 - Структурная схема вихревого расходомера



Рисунок 6 - Вихревой расходомер Rosemount 8800С

5. Подбираем термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом для измерения температуры готового продукта.

Исходные данные: максимальное рабочее значение температуры продукта t=95°C, максимально допустимая погрешность Д=±1°C. Среда неагрессивная, термопреобразователь планируется подключать к модулю аналогового ввода ADAM-5017.

По справочному пособию предварительно выберем термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом платиновый ТСПУ Метран-274 с диапазоном измеряемых температур 0?150°C, номинальной статической характеристикой Pt100 и унифицированным выходным сигналом. Термопреобразователь позволяет измерять температуру химически агрессивных сред, не разрушающих материал защитной арматуры.

Проверим далее, обеспечивает ли данный термопреобразователь требуемую по условию точность измерения. Погрешность измерений для него составляет 0,25% от диапазона измерения и равна:

t=0,25t/100=0,25150/100= 0,4°C.

Так как пределы t не превышают по модулю пределов максимально допустимой погрешности измерений =10С, то выбранный термопреобразователь обеспечивает требуемую точность измерения. Внешний вид термопреобразователя сопротивления платинового ТСПУ Метран-274 представлен на рисунке 6.



Рисунок 7 - Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСПУ Метран-274 Exd

6. Подбираем расходомер для измерения расхода греющего пара.

Исходные данные: максимальное рабочее значение расхода греющего пара составляет 7400 кг/ч, максимально допустимая погрешность Д=0,5 %. Среда неагрессивная. Предполагается подключение к вторичному показывающему прибору Сосна-003.

Определим верхний предел измерения:

7400/(3/4)=9866,7 кг/ч.

Предварительно принимаем расходомер переменного перепада давлений Метран-350, его максимальный предел измерений для пара находится в диапазоне 5,22..11525000,0 кг/ч, следовательно, необходимый верхний предел попадает в заданный диапазон, принимаем верхний предел 10000 кг/ч от диапазона измерения, тогда Q=100001,35/100=135 кг/ч.

Поскольку Q не превышает максимально допустимую погрешность измерений Д=±150 кг/ч, то выбранный преобразователь обеспечивает требуемую точность измерений.

Принцип действия выбранного расходомера основан на измерении расхода и количества среды методом переменного перепада давления с использованием осредняющих напорных трубок, на которых возникает перепад давлений, пропорциональный расходу. Сенсор устанавливается перпендикулярно направлению потока пересекая его по всему сечению

Внешний вид расходомера переменного перепада давлений Метран-350 представлен на рисунке 8.

Рисунок 8 - Расходомер переменного перепада давлений Метран-350

Светосигнальная арматура АМЕ применяется для сигнализации крайних положений регулирующих органов, сигнализации работы оборудования, а также в системах аварийной и предупредительной сигнализации. Номинальное напряжение переменного и постоянного тока 24В. Внешний вид светосигнальной арматуры АМЕ представлен на рисунке 8.

Рисунок 9 - Светосигнальная арматура АМЕ

Вторичный показывающий прибор «Сосна-003». Данные приборы применяют для измерения и регулирования температуры, давления, расхода и другие физические величины значения которых могут преобразоваться в унифицированные сигналы 0-5 мА, 4-20 мА. Все данные приборы имеют встроенный интерфейс RS 232/RS485 предназначенный для связи по цифровому каналу с персональным компьютером. Класс точности 1. Количество аналоговых входов ? 1-3 (если универсальный вход, то только 1). Внешний вид микропроцессорного контроллера Сосна-003 представлен на рисунке 10.

Рисунок 10 ? Вторичный показывающий прибор «Сосна-003»

Пост кнопочный ПКЕ 212. Пост управления кнопочный ПКЕ-212-3 предназначен для коммутации электрических цепей управления переменного тока напряжением до 660 В частотой 50 и 60 Гц и постоянного тока напряжением до 440 В. Посты управления кнопочные ПКЕ устанавливают как на подвижных, так и на неподвижных частях стационарных установок. Номинальный ток 10 А. Номинальное напряжение переменного тока частотой 50 или 60 Гц: 660 постоянного тока: 440. Внешний вид поста кнопочного ПКЕ 212-3 представлен на рисунке 11.

Рисунок 11 ? Пост кнопочный ПКЕ 212-3

Магнитный пускатель ПМЛ 2200. Пускатели электромагнитные ПМЕ осуществляют защиту управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Пускатели пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки помехоподавляющим устройством или при тиристорном управлении. Предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети и отключения трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Дополнительные функции: реверсирование, при наличии тепловых реле ? защита двигателей от перегрузок недопустимой продолжительности, в т. ч. возникающих при выпадении одной из фаз, изменение схемы включения обмоток Y/A предназначены для применения в стационарных установках для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором переменного напряжения 660 В частоты 50 и 60 Гц. При наличии трехполюсных тепловых реле серий. Внешний вид магнитного пускателя ПМЛ 2200 представлен на рисунке 12.

Рисунок 12 ? Магнитный пускатель ПМЛ 2200

4. Выбор модулей ввода/вывода контроллера

В качестве управляющего контроллера по справочному пособию /2/ выберем контроллер ADAM-5000 фирмы Advantech.

Контроллеры серии ADAM-5000 фирмы Advantech предназначены для работы в системах управления и сбора данных. Они обеспечивают приём и выдачу аналоговых и дискретных сигналов, первичное преобразование сигналов по запрограммированным пользователем алгоритмам и обмен информацией по последовательным каналам связи на базе интерфейса RS-485 или Ethernet.

Для работы с ADAM-5000 поставляется следующее программное обеспечение: утилиты DOS предназначены для конфигурирования пользовательской

системы, динамическая библиотека (DLL) обеспечивает запись информации в

Windows-приложения, Сервер Динамического Обмена Данными (DDE) обеспечивает связь с популярными Windows-приложениями.

Система ADAM-5000/485 состоит из следующих частей:

1) Системный блок ADAM-5000/485. Содержит плату центрального процессора, преобразователь питания, 4 слота расширения, встроенный коммуникационный порт RS-232 и 1 встроенный коммуникационный порт RS-485. Одна плата центрального процессора ADAM-5000/485 может поддерживать до 64 каналов ввода-вывода в четырёх слотах расширения. Эти каналы могут быть назначены как входные и выходные.

2) Модули ввода-вывода. Дискретные модули работают с сигналами 10…20 В постоянного тока, или имеют релейные выходы. Аналоговые модули имеют 16 разрядов и могут быть запрограммированы пользователем на работу в различных диапазонах сигналов, включая биполярные. Каждое устройство ADAM-5000/485 позволяет установить до четырёх модулей ввода-вывода в любой комбинации (до 64 точек контроля).

В соответствии с функциональной схемой автоматизации установки необходимо задействовать 10 каналов аналогового ввода: 9 каналов рассчитанных на унифицированный токовый сигнал 4-20 мА от преобразователей уровня поз.

LT-3б, LT-9б, LT-10б, преобразователей концентраций поз. QT-1б, QT-6б, преобразователей давления поз. PT-2а, PT-7а, преобразователей избыточного давления поз. FT-4б, FT-5б и 1 канал для подключения термометра сопротивления поз. ТЕ-8а. Для реализации этих каналов используем два 8-канальных модуля аналогового ввода ADAM-5017. Основные технические характеристики данного модуля представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Основные технические характеристики модуля аналогового ввода ADAM-5017

Наименование характеристики	Значение характеристики
Каналы аналогового ввода	Восемь дифференцированных
Тип аналогового входа	В, мВ и мА
Входной диапазон	±150 мВ, ±500 мВ, ±1 В, ±5 В, ±10 В, ±20 мА
Точность	±0,1 %

В соответствии с функциональной схемой автоматизации необходимо задействовать 10 каналов дискретного ввода: 8 каналов для реализации сигнализации крайних положений исполнительных механизмов 1д, 2г, 3е, 12в, а также 2 канала на магнитные пускатели NS-11а, NS-13а. Для реализации этих каналов используем 16-канальный модуль дискретного ввода ADAM-5051.

Основные технические характеристики данного модуля представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Основные технические характеристики модуля дискретного ввода ADAM-5051

Наименование характеристики	Значение характеристики
Каналы дискретного ввода	16
Тип дискретного входа	Уровень логического «0»: +1 В макс. Уровень логической «1»: 3,5…30 В
Входной ток	0,5 мА (Вход подключен к цепи +5 В через резистор 10 кОм)

В соответствии с функциональной схемой автоматизации необходимо задействовать 12 каналов дискретного вывода: по два на магнитные пускатели NS-1в, NS-2б, NS-3г, NS-12а, а также по одному на магнитный пускатель NS-11а, NS-13а и лампы HL1, HL2. Для реализации этих каналов используем модуль дискретного вывода ADAM-5056. Основные технические характеристики данного модуля представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Основные технические характеристики модуля дискретного вывода ADAM-5056

Наименование характеристики	Значение характеристики
Каналы дискретного вывода	16
Тип дискретного выхода	Открытый коллектор до 30 В, ток нагрузки 100 мА, максимальная выходная мощность 450 мВт

Все приборы и средства автоматизации представлены в спецификации.

Привязку сигналов контроллера к датчикам и исполнительным механизмам оформим в виде таблицы 5.

Таблица 5 - Привязка сигналов контроллера к датчикам и исполнительным механизмам

Обозначение СА	Позиция СА по спецификации	Обозначение каналов ввода/вывода	Тип модуля ввода/вывода	Количество модулей
QТ	1б	AI 1	AI ADAM-5017	2
РТ	2а	AI 2
LТ	3б	AI 3
FT	4б	AI 4
FT	5б	AI 5
QT	6б	AI 6
PT	7a	AI 7
TE	8a	AI 8
LT	9б	AI 9
LT	10б	AI 10
-	1д	DI 1,2	DI ADAM-5051	1
-	2г	DI 3,4
-	3е	DI 5,6
NS	11a	DI 7
-	12в	DI 8,9
NS	13a	DI 10
NS	1в	DO 1,2	DO ADAM-5056	1
NS	2б	DO 3,4
-	HL1	DO 5
NS	3г	DO 6,7
-	HL2	DO 8
NS	11a	DO 9
NS	12a	DO 10,11
NS	13a	DO 12

Заключение

кондуктометрический концентратомер выпаривание однокорпусный

В результате выполнения курсовой работы приобретены навыки в разработке схем автоматизации на примере конкретной технологической установки. Схема автоматизации разработана на основе современных технологических средств с применением промышленного микропроцессорного контроллера и ЭВМ. Одновременно решены следующие задачи:

1) ознакомление с методикой разработки функциональных схем автоматизации технологических процессов, на базе серийно выпускаемых приборов и промышленных контроллеров;

2) ознакомление с технологическими характеристиками современных приборов и средств автоматизации;

3) приобретены навыки в работе с технологической документацией в области автоматизации (методические и справочные пособия и т.д.);

4) приобретён опыт оформления графических и текстовых документов в соответствии с требованиями стандартов.

Литература

1. Автоматика, автоматизация и АСУТП. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов технологических специальностей пищевой промышленности/ сост. М.М. Кожевников, В.И. Никулин - Могилев: Ризограф УО МГУП, 2014 - 67 с.

2. Кожевников М.М. Технические средства АСУТП для пищевой промышленности: справочное пособие для студентов технологических специальностей пищевой промышленности/ Кожевников М.М. Никулин В.И. - Могилев: Ризограф УО МГУП, 2008 - 94 с.

3. Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов: СТП СМК 4.2.3-01-2011. - Введ. 2011-04-07. - Могилев: Могилевский государственный университет продовольствия, 2011. - 43 с.

Размещено на Allbest.ru