Автоматизация управления трубчатой печью

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Аннотация

В данном курсовом проекте рассмотрена задача автоматизации управления трубчатой печью за счет контроля и регулирования технологической информации.

Курсовой проект включает анализ технологического процесса, его автоматизацию, выбор приборов и средств автоматизации.

Пояснительная записка выполнена на 12 страницах формата А4 и содержит 1 рисунок и 2 таблицы.

Библиография содержит 5 источников информации.

Оглавление

Введение

1. Описание объекта

2. Предлагаемые технические решения по автоматизации процесса, выбор и обоснование применения комплекса технических средств автоматизации

3. Описание принципиальной электрической схемы подключения к контроллеру

Библиографический список

Введение

автоматизация печь трубчатый

Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие или строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.

От содержания и оформления проектной документации зависит качество монтажа и эксплуатации всей системы автоматизации в целом, что в свою очередь влияет как на технологический процесс, так и на состояние самой системы автоматизации в процессе её эксплуатации. Таким образом, качественное проектирование систем автоматизации и разработка соответствующей документации является одной из составляющих успеха всего технологического процесса.

Современный уровень развития микроэлектронной и вычислительной техники позволяет внедрять высокоточные измерительные приборы и средства контроля, что в свою очередь приводит к повышению эффективности управления технологическим процессом и, как следствие, снижению затрат на производство и увеличению прибыли. Поэтому внедрение централизованной системы управления является важным моментом в вопросе модернизации производства.

1. Описание объекта

Рассматриваемый объект автоматизации приведен на рисунке 1.

ПГ - природный газ; В - воздух;

КГ - конвертированный газ; ПГС - парогазовая смесь;

ПВС - паровоздушная смесь; ДГ - дымовые газы;

П - трубчатая печь с блоком теплоизолирующей арматуры;

Н - насос центробежный.

Рисунок 1 - Схема трубчатой печи

Парогазовую смесь с температурой ?300 °С направляют в подогреватель, расположенный в конвективной части трубчатой печи П, где ее температура повышается до 500 - 550 °С за счет тепла дымовых газов.

Нагретая парогазовая смесь поступает далее в реакционные трубы, установленные в радиационной камере трубчатой печи, в которых на никелевом катализаторе происходит конверсия природного газа водяным паром.

В процессе конверсии метан окисляется в трубчатой печи водяным паром по следующей основной реакции:

СН4 + Н20 - CO + 3H2 - Q.

Тепло, необходимое для реакции, получают сжиганием природного газа в межтрубном пространстве печи, для этого в печь подается газ и воздух. Дымовые газы, образующиеся в результате сгорания топлива в трубчатой печи, выбрасываются в атмосферу.

Из реакционных труб конвертированный газ, содержащий ?10% остаточного метана, выходит при температуре 800 - 830 °С.

Также в печи осуществляется подогрев паро-воздушной смеси до температуры ?500 °С.

Дымовые газы из печи откачиваются в атмосферу при помощи центробежного насоса Н.

Таблица 1 Перечень контролируемых и регулируемых параметров

2. Предлагаемые технические решения по автоматизации процесса, выбор и обоснование применения комплекса технических средств автоматизации

Для реализации запроектированной системы выбираем современные датчики концерна «Метран» г.Челябинск. Для удобства подключения датчиков к контроллеру и снижения затрат на приобретение преобразователей все аналоговые датчики выбираем с унифицированным выходным сигналом 4…20 mА. Индикация температур по месту осуществляется с помощью автономных цифровых индикаторов Метран-620. Также используем манометр показывающий, электропневмопреобразователи и электропневмоклапан производства Саранского приборостроительного завода.

Так как вещества, участвующие в данном процессе (природный газ, метан) являются пожаровзрывоопасными, то все датчики выбраны во взрывозащищенном исполнении.

Таблица 2 Информационная нагрузка на систему управления:

В данном проекте будем использовать микропроцессорный контроллер Simatic S7-300 фирмы Siemens. Данный контроллер позволяет решать широкий спектр задач управления и находит применение там, где одним из основных требованием является низкая стоимость системы.

Simatic S7-300 характеризуется:

простотой освоения, подкрепляемой специальными пакетами программ и описаниями;

простотой использования: мощный набор простых для понимания инструкций;

возможностью работы в реальном масштабе времени: обработка прерываний, скоростные счетчики и импульсные выходы.

Более подробная информация о средствах автоматизации изложена в приложении А.

3. Описание принципиальной электрической схемы подключения к контроллеру

Микропроцессорный контроллер Simatic S7-300 включает в себя:

центральный процессорный модуль CPU 313C-2DP;

модуль ввода аналоговых сигналов SМ-331;

модуль вывода аналоговых сигналов SМ-332.

СPU 313C-2DP имеет в своем составе: встроенный блок питания напряжением =24В, для питания датчиков и преобразователей; встроенные дискретные входы - выходы - 16 входов 24В и 16 выходов 24В/0.5А. Для данного аппарата достаточно такого количества дискретных входов/выходов.

Для питания внешних цепей контроллера используется блок питания SITOP 24B/3,5A.

Модуль ввода аналоговых сигналов SМ-331 позволяет подключить до 8 аналоговых входов с унифицированным сигналом 4…20 мА.

Модуль вывода аналоговых сигналов SМ-332 имеет 4 аналоговых выхода с унифицированным сигналом 4…20 мА.

Модули ввода и вывода аналоговых сигналов выполняют аналого-цифровое для входных аналоговых сигналов и цифро-аналоговое преобразование внутренних единиц контроллера во внешние аналоговые сигналы.

Контроллер обрабатывает сигналы, поступающие на него с датчиков по запрограммированному алгоритму, реализуя нужную функцию регулирования, и выдаёт значение контролируемых и регулируемых параметров на станцию оператора, а также формирует сигнал на соответствующем выходе (управляющее воздействие).

Контроллер работает следующим образом:

Для регулирования давления в печи сигнал с датчика 2а поступает на аналоговый вход модуля SМ-331 и обрабатывается. Далее по заложенному алгоритму на определенном аналоговом выходе модуля SМ-332 генерируется сигнал. Он поступает на электропневмопреобразователь 2б, который преобразует токовый унифицированный сигнал 4…20мА в расходный пневматический унифицированный сигнал 20…100кПа. Пневматический сигнал в свою очередь поступает на регулирующий клапан с МИМ. Кроме того при увеличении давления свыше 0,5кПа на станции оператора включается сигнализация. Отключение сигнализации осуществляется со станции оператора.

Регулирование температуры продукта и соотношения газ : воздух осуществляется аналогично, за исключением того, что при регулировании соотношения в контроллер заводятся два аналоговых сигнала расхода. Ведущим является расход газа.

Сигнал с датчика пламени 8а подается на электронный блок 8б. Электронный блок вырабатывает соответствующий дискретный сигнал, который поступает на один из входов центрального процессорного модуля CPU 313C-2DP. В случае отсутствия пламени на определенном дискретном выходе CPU 313C-2DP формируется сигнал, который подается на электропневмоклапан. Таким образом осуществляется отсечка природного газа.

В тоже время полная информация передается на станцию оператора для индикации, архивации. Кроме того, СО позволяет осуществлять управление процессом.

Промежуточное реле KL1 (также как и KL2-KL4) поставлены для гальванической развязки и усиления коммутационной способности выходного канала.

Библиографический список

Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/ Под. ред. А. С. Клюева. М.: Энергоиздат, 1990.

Проектирование систем автоматизации: Методические указания к курсовой работе/ НГТУ: Сост.: С. В. Виноградов, Е. В. Тараненко. Н. Новгород, 1994.

Каталог АООТ «Автоматика» г. Воронеж, 2001.

Номенклатурный каталог “Метран” г. Челябинск, 2001.

Каталог фирмы Siemens на русском языке, 2004.

Размещено на Allbest.ru