Автоматизация производства приготовления смол

Объектно-ориентировочные  модули контроля и управления исполнительными органами осуществляют автономное выполнение всех процедур контроля и управления арматурой и ее приводом по одной команде от центрального процессора «открыт» или «закрыт», в том числе управление режимом движения, широтно-импульсное модулирование сигналов для исполнительных механизмов постоянной скорости, учет технического ресурса арматуры и т.п.

Модули микроконтроллеров осуществляют автономное выполнение функций в соответствии с занесенной в них технологической программой. Программа разрабатывается и заносится в память модуля пользователем на технологическом языке функциональных блоков с помощью инструментальной системы программирования, устанавливаемой на персональном компьютере. Максимальный объем технологической программы -128 алгоритмических блоков. Библиотека алгоритмов языка содержит алгоритмы ввода/вывода сигналов, выполнения арифметических и динамических преобразований.

Надежность

Высокая надежность контроллера  обеспечивается следующими техническими решениями:

• использование микромощной элементной базы ведущих зарубежных фирм;
• использование высоконадежного программного обеспечения, имеющего сотни тысяч инсталляций;
• резкое снижение числа межмодульных контактных соединений за счет использования последовательной внутренней SPI-магистрали (4 сигнальных провода);
• непрерывная внутримодульная диагностика, наличие сторожевых таймеров во всех модулях;
• защита модулей УСО от короткого замыкания;
• возможность дублирования с заданной кратностью каналов и модулей ввода/вывода, внутриконтроллерной шины SP;, блоков питания;
• возможность автономного дублирования на интеллектуальных модулях с заданной кратностью особо опасных функций центрального процессора;
• возможность «горячей» замены модулей УСО;
• возможность резервирования и дублирования модулей УСО.

 

6.1.3 Верхний уровень

 

На верхнем уровне АСУТП размещается станция оператора. Она представляет персональный компьютер, соединенный с контроллером сетью.

Станция оператора выполняет  следующие функции:

1. Связь с контроллером по сети.
2. Визуализация технологического процесса.
3. Сигнализация о нарушениях и отклонениях параметров технологического процесса от регламентных значений.
4. Печать отчетов “операционных листов”.
5. Архивация данных о процессе.

Для выполнения перечисленных  функций устанавливается программное обеспечение – SCADA-система (TraceMode) для визуализации технологических процессов. Комплектация станции оператора представлена в таблице 6.4.

 

Таблица 6.4 - Комплектация станции оператора

Наименование	Кол-во
Процессор Intel Pentium -4, 2,4ГГц	1
HDD 80ГБ	1
FDD 3,5” 1,44 Мб Panasonic	1
RAM 256 МБ	1
Видеокарта SVGA 64МБ	1
CD -RW	1
Монитор Samsung SM955, 19”	1
Принтер лазерный HP LaserJet 1010, А4	1
Smart-UPS7, 1000VA	1
Мышь, 3 кн.	1
Клавиатура, 104 кл.	1

 

 

6.1.4. SCADA система

 

В качестве системы визуализации для данного проекта выбрана система TraceMode.

Структура системы TraceMode состоит из инструментальной системы и исполнительных (run-time) модулей. При помощи инструментальной системы осуществляется разработка всех проектов, создаваемых с помощью TraceMode. Исполнительные модули служат для запуска в реальном времени проектов, разработанных в инструментальной системе TraceMode. В зависимости от их роли в распределенной системе АСУТП TraceMode run-time системы имеют различные функции.

TraceMode позволяет создавать резервированные многоуровневые АСУТП, масштаба предприятия.

 

Связь между контроллерами и  МРВ может осуществляться многими  способами:

- по последовательному интерфейсу (RS232/485);

- по сети Ethernet, Arcnet Tokin Ring и т.д.;

- через полевые шины;

- через модем;

- по радиоканалу.

В TraceMode разработаны уникальные алгоритмы адаптивной настройки регуляторов, позволяющие отслеживать динамику объекта и автоматически рассчитывать оптимальные настойки П, ПИ, ПИД и модальных регуляторов. Адаптивные алгоритмы позволяют сократить время пуска сложных систем с месяцев до дней, улучшают качество регулирования, снижают износ оборудования.

 

 

6.2 Описание функциональной схемы автоматизации

 

Функциональная схема  разработана на основании поставленных задач и с учетом требований к системе автоматизации процесса получения бакелита жидкого изложенных выше, а также с учетом выбранных приборов и технических средств автоматизации. Описание функциональной схемы производится со ссылками на номера позиций приборов и исполнительных механизмов. Это существенно облегчает чтение функциональной схемы.

Контроль уровня в аппаратах поз.70/1-4, 65, 65/1,2, 80/1, 80/2, 88, 63/1,63/2 осуществляется с помощью преобразователей измерительных уровня взрывозащищенных Сапфир-22ДУ-Ех поз. 5-1, 8-1, 6-1, 12-1, 15-1, 16-1, 19-1, 21-1, работающих в комплекте с блоками преобразования сигналов БПС-90 поз.5-2, 8-2, 6-2, 12-2, 15-2, 16-2, 19-2, 21-2. Сигнал с них идет на аналоговый вход контроллера, и преобразуясь, поступает с аналогового выхода (4…20mA) на электропневмопреобразователи, включающими в свой состав блок искрозащиты пассивный БИП и электропневмопозиционер ЭПП-Ех-“Ор” (поз. 5-3, 8-3, 6-3, 12-3, 15-3, 16-3, 19-3, 21-3). Полученный пневматический сигнал (20…100кПа) подается на мембранные исполнительные механизмы регулирующих органов.

Контроль уровня в  аппарате поз. 8 осуществляется с помощью  ультразвукового уровнемера УДУ-25В  во взрывозащищенном исполнении. Атчик  имеет выходной сигнал 4-20mА и сигнал с него идет на аналоговый вход контроллера.

Для контроля расхода  щелочи и формалина применяем  ультразвуковой расходомер «Взлет РС»  поз 27-1, 22-1. Этот расходомер имеет индикацию расхода на лицевой панели прибора. Сигнал с датчика поступает непосредственно на контроллер. При достижении необходимого значения расхода сигнал поступает на электропевмопреобразователь. Полученный пневматический сигнал подается на регулирующие органы.

Контроль вращения мешалок  на аппаратах поз.1/1-4 осуществляется однотипными датчиками. Контроль осуществляется следующим образом. Измеряется частота срабатывания датчика (поз.31-1), входящего в комплект устройства контроля скорости, которая однозначно связана со скоростью вращения контролируемого механизма. От датчика сигнал 4…20mA поступает в контроллер, где обрабатывается и выдается на дисплей операторской станции в виде показаний или сигнализации (при остановке мешалки).

Регулирование температуры  осуществляется в аппаратах поз. 1/1-4. Она измеряется с помощью термометра сопротивления с унифицированным выходным сигналом ТСПУ-205Ех. Аналоговый сигнал 4…20mA с него проходит непосредственно в контроллер. Далее с аналогового выхода управляющее воздействие поступает на электропневмопреобразователь (БИП+ЭПП) и на соответствующий регулирующий орган. Когда необходим только контроль температуры (аппараты поз. 80/1,2, 8), сигнал заводится в контроллер и отображается на станции оператора.

Рассмотрим более подробно контур управления температурой в реакторе поз.1/1-4. Происходит регулирование при участии регулирующего клапана на подаче пара в рубашку реактора поз.30-4, 30-5. При повышении температуры контроллер закрывает отсечные клапана на подаче пара и открывает отсечные клапана на холодной воде поз.30-7, 30-8. Температура начинает снижаться, когда происходит обратное переключение клапанов и регулирующий клапан включается в работу.

Контроль давления на линии нагнетания насосов поз.87, 66/1.2 производится электроконтактным сигнализирующим манометром ДМ2005СгЕх, имеющим дискретный выходной сигнал. На станции оператора осуществляется сигнализация превышения давления (это может означать забивку линии нагнетания, поэтому необходимо отключение насоса, что и произведет контроллер автоматически).

Вакуумметрическое давление в линии нагнетания насоса поз. 64/1,2 контролируется вакуумметром ДВ2005СгЕх.

Давление разрежения в общей линии вакуума измеряется датчиком давления разрежения Метран-100-Ех-ДВ. Сигнал с датчика 4…20mA поступает на контроллер и далее на операторскую станцию в виде показаний. При вакуумметрическом давлении ниже заданного на операторской станции происходит сигнализация.

Необходим строгий контроль за работой насосов и отключение их в следующих ситуациях: повышении давления в линии нагнетания (эта ситуация была рассмотрена ранее), или отсутствии жидкости в насосе поз. 66/1,2 (для избежания выхода из строя насоса при работе вхолостую). В каждом из этих случаев на станции оператора сработает сигнализация.

 

6.3 Описание схемы внешних проводок и комплекса технических средств

 

Схема внешних проводок изображена на чертеже

Наименьшее допустимое сечение жил кабелей, применяемых  для электропроводок во взрывоопасных  зонах должно быть не менее 1 мм².

В данном дипломном проекте  применяется кабель КВВГ.

Сигнал от датчика  с унифицированным выходом проходит по кабелю КВВГ 4х1 и заводится в соединительные взрывозащищенные коробки У614 на 10 зажимов и У615 на 20 зажимов. С коробок сигналы поступают на статив преобразователей, где расположены блоки питания, искрозащиты и вторичные преобразователи датчиков, или же заводятся непосредственно в контроллер на соответствующий модуль. После статива преобразователей стандартные сигналы также поступают в контроллер, причем аналоговые и дискретные входные и выходные сигналы ведутся отдельными кабелями. В контроллере они обрабатываются и выдаются управляющие воздействия на объект управления. Также сигнал проходит и на станцию оператора для визуализации и архивации.

Структурная схема комплекса  технических средств изображена на чертеже

В состав контроллера входят: блок питания модулей, процессорный модуль, модули ввода/вывода и интерфейсный модуль.

Блок питания DC-24/5 предназначен для питания всех модулей в каркасе.

К процессорному блоку SM2-CPU-1,5 осуществляется подключение РС кабеля (MPI интерфейс), позволяющего передавать сигналы со станции оператора на контроллер и в обратном направлении.

К модулям аналогового  ввода АI-8 подключаются датчики с аналоговыми выходными сигналами, которые измеряют те технологические параметры процесса, управление которыми не нужно, а нужен только контроль значения этого параметра.

Модули АIO1-8/4 предназначены для осуществления регулирования, то есть все регулирующие цепочки проходят через эти модули. С выхода этого модуля идут стандартные сигналы 4…20mA и заводятся на электропневмопреобразователи, расположенные на стативе преобразователей, и далее на регулирующие клапаны.

Датчики, имеющие дискретный выходной сигнал подключаются к модулю дискретного ввода DI1-16

Модуль дискретного  вывода DO1-16 предназначен для выдачи дискретных сигналов на преобразователи и далее на отсечные клапаны.

Интерфейсные модули ИСК1 предназначены для связи двух каркасов контроллера между собой.

 

6.4 Расчет сужающего устройства

 

Характеристика измеряемой среды

Измеряемая среда –  ПАР

Барометрическое давление……………………………..762 мм рт.ст

Избыточное давление…………………………………..2 кгс/см²

Абсолютное давление…………………………………..3,03593 кгс/см²

Температура…………………………………………….145,0 ⁰С

Плотность в рабочих  условиях………………………..1.58639 кг/м³

Показатель адиабаты…………………………………..1.3123

Динамическая вязкость………………………………..0.0000139 Па*с

 

 

Характеристика сужающего  устройства

Сужающее устройство:

Диафрагма с угловым  способом отбора давления

Диаметр сужающего устройства

в стандартных условиях………………………………50,74413 мм

Диаметр сужающего устройства

в рабочих условиях……………………………………50,84984 мм

Материал сужающего  устройства…………………….Сталь 12Х18Н9Т

Поправочный коэффициент  на расширение

материала сужающего  устройства………...…………1,00208

Радиус закругления  входной кромки………………...0,05 мм

Поправочный коэффициент на неостроту

входной кромки диафрагмы…………………………..1,00504

Наибольшее значение шероховатости

поверхности входного торца  диафрагмы…………….0.00508 мм

Наибольшее значение шероховатости

отверстия диафрагмы………………………………….0,00051 мм

 

Наибольшее значение шероховатости