Разработка функциональных схем контроля и регулирования технологических параметров в курсовых и дипломных проектах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Казанский государственный технологический университет

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТАХ

Составители:

Ившин В.П.

Казань-2006

УДК 681.2: 66 (075.8)

Разработаны функциональные схемы контроля и регулирования технологических параметров в курсовых и дипломных проектах: Методические указания./ Казанский государственный технологический университет: Казань, 2006, 56с.

Методическая разработка может быть использована студентами при выполнении ими раздела по дисциплине СУХТП в курсовых и дипломных проектах.

Методические указания разработаны на кафедре Автоматизации и информационных технологий (АИТ) КГТУ.

Печатается по решению методической комиссии по циклу общепрофессиональных дисциплин Казанского государственного технологического университета.

Рецензент: Начальник отдела эталонов и эталонных средств измерений расхода газа ФГУП ВНИИР кандидат технических наук В.М. Красавин.

Казанский государственный технологический университет 2006

Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации. Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием ЭВМ.

При использовании электрических приборов, ЭВМ применяется во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывает большое количество информации; во-вторых может выполнять роль «советчика», при котором ЭВМ рекомендует оператору оптимальные знания режимных параметров процесса и, в третьих, сравнивая текущие знания с заданными, выдает корректирующий сигнал на регулятор или непосредственно на исполнительный механизм. Кроме того, работая в качестве управляющей системы по заданной программе, ЭВМ характеризуется гибкостью управления, т.е. появляется возможность перенастроить производство за короткое время на выпуск продукции другого качества, тем самым быстро среагировать на рынок.

В общем, система управления организована в виде двухуровневой структуры: верхний уровень и нижний уровень.

Верхний уровень реализован на базе станций оператора-технолога и оператора-инженера. Станции оснащены современными ПК. Верхний уровень обеспечивает ведение базы данных, визуализацию состояния технологического оборудования, обработку данных формирование и печать отчетных документов, ручное дистанционное управление технологическим оборудованием.

Нижний уровень системы обеспечивает реализацию следующих функций:

- контроль технологических параметров;

- первичная обработка и расчет параметров;

- функционирование контуров регулирования;

-контроль безопасности и аварийную защиту технологического оборудования.

Нижний уровень системы управления является дублирующим (локальным) при выходе ЭВМ из строя. Он реализован в виде двух подсистем: подсистема РСУ (распределенная система управления) - собирает информацию, вырабатывает регулирующие воздействия; подсистема ПАЗ (подсистема противоаварийной защиты) - контролирует нарушения входе технологического процесса, осуществляет защиту и блокировку аппаратов (вырабатывает защитные воздействия).

Функции РСУ и ПАЗ выполняют программируемые контроллеры.

Контроллеры выполняют следующие функции:

· воспринимают аналоговые, дискретные электрические унифицированные сигналы;

· измеряют и нормируют принятые сигналы;

· выполняют программную обработку сигналов с первичных преобразователей и формируют аналоговые и дискретные управляющие сигналы;

· отображают информацию на экране;

· управляются при помощи стандартной клавиатуры.

При выборе контроллера решающими факторами являются:

· надежность модулей ввода/вывода;

· скорость обработки и передачи информации;

· широкий ассортимент модулей;

· простота программирования;

· распространенность интерфейса связи с ЭВМ.

Данным условиям удовлетворяет контроллеры фирмы Moore Products Company, также контроллеры Allen Bradley SLC 5/04 корпорации Rockwell (семейство SLC 500 малых программируемых контроллеров), контроллеры YS 170 YOKOGAWA и контроллеры серии TREI-Multi.

В данном проекте технические средства нижнего уровня построены на базе контроллеров фирмы Moore Products Company: подсистема РСУ на контроллере APACS+; подсистема ПАЗ на контроллере QUADLOG.

1) В контроллере APACS+ использованы новейшие технологические идеи, реализованные на платформе, эффективность которой многократно проверена на сотнях систем. Все это придает уверенность в быстром вводе системы в эксплуатацию и минимальном времени простоя.

Контроллеры APACS + могут управлять работой отдельных агрегатов (установок) (30-50 контуров регулирования); технологических участков (150 контуров регулирования); цехов с непрерывными и периодическими процессами. Каждый модуль APACS + имеет встроенные средства углубленной самодиагностики, которые ускоряют и облегчают диагностику ошибок и помогают правильной работе схем резервирования.

2) Контроллер QUADLOG имеет также несколько модулей. Стандартный аналоговый модуль (SAM) входит в семейство модулей ввода/вывода. Он предназначен для подключения аналоговых и дискретных сигналов. Модуль SAM обеспечивает высокую пропускную способность для стандартных сигналов ввода/вывода (аналоговые входные сигналы (4-20) мА, аналоговые выходные сигналы (4-20) или (0-20) мА, а также дискретные входы и выходы). К модулю SAM можно подключить до 32 каналов. Каждый канал может быть сконфигурирован для работы с аналоговым входом (4-20) мА, аналоговым выходом (4-20) мА или (0-20) мА, дискретным входом или дискретным выходом. Стандартный дискретный модуль (SDM) имеет 32 канала ввода/вывода, каждый из к них может быть сконфигурирован как дискретный вход/выход, дискретный импульсный выход. Модуль позволяет управлять работой электродвигателя, отсечного канала. Усовершенствованный управляющий модуль (АСМ) позволяет решать логические задачи. Модуль ввода сигналов напряжения (VIM) имеет 16 входных каналов для ввода сигнала напряжения или сигнала термопары (с последующей линеаризацией сигнала и компенсацией температуры холодного спая). Система ПАЗ QUDLOG обеспечивает: повышенные характеристики безопасности, отказоустойчивости и защиты выходов; высокий уровень готовности системы; отказоустойчивость, соответствующую уровню учетверенного резервирования, специализированные диагностические функции и уникальный механизм общей защиты; повышенный уровень надежности за счет усиленной защиты от промышленных воздействий и изолирования подсистем ввода/вывода; простое интегрирование с другими системами управления через открытые каналы связи.

Система QUDLOG полностью интегрирована с системой управления технологическими процессами APACS. Это позволяет использовать данные системы безопасности в стратегии управления технологическими процессом, а также использовать один операторский интерфейс и средства программирования, что устраняет необходимость дополнительных усилий при установке, конфигурировании, обслуживании и обучении персонала, а также при организации связи систем управления безопасностью и технологическими процессами.

Выбор ЭВМ обусловлен:

· богатейшим выбором программного и аппаратного обеспечения для любого рода деятельности;

· достаточно высоким быстродействием и необходимым объемом оперативной памяти с возможностью наращивания;

· невысокой стоимостью ЭВМ, ее надежностью.

Для решения задач, предусмотренных данной работой, используем ЭВМ на основе современного процессора Intel Pentium III c тактовой частотой 600 МГц. В качестве такой ЭВМ можно использовать, как надежно функционирующую офисную ЭВМ, так и ЭВМ в промышленном исполнении для функционирования в тяжелых условиях технологического цеха. Возможно, использовать промышленные компьютеры такого производителя как IBM.

Оформление таблиц 1 и 2.

Первый этап - составление табл.1 - должен носить творческий характер. Нужно использовать все свои знания, чтобы принять правильное решение и уметь доказать, почему в каком-либо аппарате для получения высококачественного продукта, а также для обеспечения надежной, экономической работы нужно измерять или поддерживать на заданном значении определенные параметры. В сложных случаях следует проконсультироваться у руководителя по технологической части проекта. Рассмотрим составление таблиц на конкретном примере.

Таблица 1

Аппарат	Параметры
	давление	уровень	температура	рН	расход
Колонна 1	+	+	+
Емкость 1		+		+	+
Реактор			+		+

Таблица 2

Аппарат и параметр	Величина параметра и размерность	Вид автоматизации
		измерение	регули-рование	сигнализация	защита	блокировка
1	2	3	4	5	6	7
Колонна 1 Давление газа Уровень жидкости Температура газа	3,2 мПа 0,8 м 1850С	+ +	+ +
Емкость 1 Уровень жидкости рН среды	1,2м рН = 7,5	+	+	+

Заполнение табл.1 идет последовательно от аппарата к аппарату. Например, первым аппаратом по ходу процесса является колонна I, в котором существенными параметрами являются давление, уровень и температура. Запишем названия этих параметров и в вертикальных столбцах соответственно им поставим знаки +. Далее по схеме находится емкость I, в которой основными параметрами являются уровень и величина pH. Поскольку столбец для уровня уже имеется, дополним таблицу столбцом для pH и поставим знак +. Для реактора главными параметрами являются температура и расход. Добавим столбец с названием «расход», поставим знак +, в соответствующих столбцах. Так продолжаем до тех пор, пока в таблицу не будут внесены данные по последнему аппарату на схеме. В результате получим полный перечень параметров разрабатываемой схемы с распределением их по каждому аппарату.

При заполнении табл.2 (второй этап) нужно внимательно проанализировать требования технологии и условия эксплуатации, поскольку на основе этой таблицы должна быть составлена наиболее рациональная схема автоматизации. Нужно стремиться к тому, чтобы составленная схема отражала вопросы техники безопасности, чтобы в ней были предусмотрены решения по сигнализации, защите, автоматической блокировке, автоматическому пожаротушению и другие.

Типовые функциональные схемы контроля и регулирования технологических параметров.

Примечание: Ниже на типовых функциональных схемах размеры матрицы указаны в мм.



Спецификация технических средств автоматизации

Описание функционирования схем контроля и регулирования технологических параметров процесса …

Схема 1. Контроль расхода этилена до перегревателя «П».

Текущее значение расхода газообразного этилена воспринимается диафрагмой камерной «ДК 25-100», (поз.1-1), интеллектуальным датчиком разности давлений «Сапфир-22М-ДД-Ех», (поз. 1-2), и вторичным прибором «А 542-068», (поз 1-3). Ожидаемое значение расхода 5т/ч.

Общая погрешность канала измерения определяется как среднеквадратичное значение погрешностей диафрагмы (k = 2.0), преобразователя разности давлений «Сапфир-22М-ДД-Ех» (k = 0.5) и вторичного прибора «А 542-068» (k = 0.5), т.е.

е = = 2,12%

Сигнал (4-20) mA поступает на контролер РСУ, где высвечивается значение расхода и на ЭВМ, где регистрируется в виде графика.

Схема 2. Контроль температуры этилена на выходе из перенагревателя «П».

Текущее значение температуры этилена на выходе из перенагревателя воспринимается термоэлектрическим преобразователем «ТКХ-0279» (k = 0.5) (поз.2-1) и передается на вторичный прибор «КСП-4» (k = 0.5) (поз. 2-2). Общая погрешность канала измерения составляет

е=

Схема 3. Контроль и регулирование расхода этилена после перенагревателя «П».

Текущее значение расхода этилена воспринимается диафрагмой камерной «ДК 25-100» (k = 2.0), интеллектуальным преобразователем разности давлений «Сапфир-22М-ДД-Ех» (k = 0.5) (поз. 3-2) с токовым выходом (4-20) мА и вторичным прибором «А 542-068» (k = 0.5) (поз. 3-3).

Таким образом, общая погрешность канала измерения составляет:

е = = 2,12%

Сигнал (4-20)мА с преобразователя (3-2) поступает на контроллер APACS+, где высвечивается текущее значение расхода. При наличии сигнала рассогласования расходов контроллер вырабатывает соответствующее регулирующее воздействие в диапазоне сигнала (4-20) мА, которое подается на регулирующий клапан (3-4) модели FISHER-ES, находящийся на трубопроводе подачи этилена. Так функционирует дублирующий контур.

Одновременно сигнал с (3-2) поступает по адресу B3 на ввод в ЭВМ, где он регистрируется в виде графиков. ЭВМ вырабатывает корректирующий сигнал и регулирующее воздействие, которое с выхода В03 в виде (4-20) мА по адресу 4 поступает на регулирующий клапан (3-4).

В результате функционирования контуров регулирования значение расхода этилена будет стабилизировано на уровне 2,3 т/ч.

Схема 4. Контроль давления этилена в сепараторе С.

Текущее значение давления воспринимается преобразователем избыточного давления «Сапфир-22М-ДИ-Ех» (k = 0.5) (поз.4-1), выходной сигнал которого в виде (4-20) мА поступает на вторичный прибор «А 542-068» (k = 0.5) (поз. 4-2). Ожидаемое значение давления 0,2 МПа. Общая погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,707%

Сигнал (4-20) mA поступает на контролер РСУ, где высвечивается значение давления, и на ЭВМ, где регистрируется в виде графика.

Схема 5. Контроль и регулирование уровня этилена в сепараторе С.

Текущее значение уровня этилена воспринимается измерительным преобразователем гидростатического давления «Сапфир-22М-ДГ-Ех» (k = 0.5) (поз. 5-1), выходной сигнал (4-20) мА преобразователя поступает на вход вторичного прибора «А 542-068» (k = 0.5) (поз. 5-2). Таким образом, общая погрешность канала измерения уровня составляет:

е = = 0,707%

Сигнал (4-20) мА с преобразователя (5-1) поступает на контроллер APACS+, где высвечивается текущее значение уровня. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает соответствующее регулирующее воздействие в диапазоне выходного сигнала (4-20) мА, которое поступает на регулирующий клапан (5-3), находящийся на трубопроводе подачи этилена. Так функционирует дублирующий контур регулирования. В результате значение уровня этилена будет 600 мм.

Одновременно сигнал с (5-1) поступает по адресу В5 на вход в ЭВМ, где значение уровня регистрируется в виде графиков. ЭВМ также вырабатывает регулирующее воздействие, которое с выхода В05 в виде (4-20) мА по адресу 7 идет на регулирующий клапан (5-3).

Схема 6. Регулирование давления этилена в хранилище «Хр».

Давление этилена в «Хр» следует стабилизировать на уровне 66 мм.рт.ст. Преобразователь избыточного давления «Сапфир-22М-ДИ-Ех» (k = 0.5) (поз. 6-1) воспринимает текущее значение давления в «Хр». Выходной сигнал преобразователя (4-20) мА поступает на вторичный прибор «А 542-068» (k = 0.5) (поз. 6-2), где фиксируется и регистрируется. Общая погрешность канала измерения давления составляет:

е = = 0,707%

Сигнал (4-20) мА с преобразователя (6-1) поступает на контроллер APACS+, где высвечивается текущее значение давления этилена. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает по заложенной в нем программе соответствующее регулирующее воздействие в диапазоне выходного сигнала (4-20) мА, которое воздействует на регулирующий клапан (6-3).

Одновременно сигнал с (6-1) по адресу В6 поступает в ЭВМ, где текущее значение давления регистрируется в виде графиков. ЭВМ также при наличии рассогласования вырабатывает регулирующее воздействие, которое в виде сигнала (4-20) мА с выхода В06 по адресу 9 воздействует на регулирующий клапан (6-3). В результате давление этилена будет 66 мм.рт.ст.

Схема 7. Регулирование температуры нижней зоны реактора «Р-1».

Регулирование осуществляется подачей обратной воды в теплообменник Т1.

Текущее значение температуры в реакторе измеряется термометром сопротивления (7-1), сигнал с которого поступает на контроллер APACS+, где высвечивается текущее значение. При наличии рассогласования значений температуры APACS+ вырабатывает регулирующее воздействие, которое, в виде (4-20) мА поступает на исполнительное устройство (7-2), расположенное на линии обратной промышленной воды после теплообменника Т1. В результате температура нижней зоны реактора будет поддерживаться на уровне 85 0С.

Одновременно сигнал (4-20) мА поступает на вход В7 ЭВМ, где он регистрируется в виде графиков. ЭВМ вырабатывает также корректирующий сигнал.

Схема 8. Контроль качества изобутилена ректификата.

Состав изобутилена анализируется хромотографом «Микрохром 1121-3». Выходной сигнал (4-20) мА поступает на контроллер APACS+, где высвечивается текущее значение. Далее сигнал (4-20) мА поступает на вход В8 ЭВМ, где он регистрируется в виде графиков.

Схема 9. Регулирование температурной депрессии (т.е. разности температур) входящего в аппарат и выходящего из него продукта.

Заданной депрессии (400 0С - 300 0С) = 100 0С добиваемся изменением подачи теплоагента.

Значения температуры входящего в аппарат и выходящего из него продукта преобразуются датчиками (9-1) и (9-2) в сигнал (4-20) мА. Контроллер APACS+ высвечивает их значения и определяет их разницу. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает регулирующее воздействие, которое в виде (4-20) мА подается на исполнительное устройство (9-3), расположенное на линии подачи теплоагента. В результате депрессия температуры будет поддерживаться 100 0С. Одновременно ЭВМ также вырабатывает регулирующее воздействие, которое в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан (9-3).

Схема 10. Двухпозиционное регулирование температуры смеси в реакторе Р-2.

Регулирование осуществляется включением и выключением ТЭНа.

Датчик (10-1) преобразует текущую температуру смеси в сигнал (4-20) мА. Температура показывается и регистрируется вторичным прибором (10-2). автоматизация контроль сигнализация охлаждение

Общая погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,707%

Если температура смеси выходит за установленные пределы (100-200) 0С, то загораются соответствующие лампы сигнализации. Сигнал о текущей температуре поступает на контроллер APACS+, где значение температуры высвечивается. Если температура вышла за установленные пределы, то контроллер вырабатывает дискретное регулирующее воздействие на включение или выключение магнитного пускателя (10-3), который, в свою очередь, включает или выключает ТЭН. В результате температура смеси будет поддерживаться в заданном диапазоне. Параллельно с локальным контуром работает аналогично и контур регулирования от ЭВМ.

Схема 11. Защитное воздействие при превышении температуры в смесителе выше допустимой (300 0С).

При превышении температуры смеси значения 300 0С для предотвращения аварийной ситуации необходимо закрыть клапан (11-3) для прекращения подачи компонента А в смеситель и одновременно открыть клапан (11-4) для слива смеси в аварийный чан.

Датчик температуры (11-1) воспринимает текущую температуру смеси. Токовый сигнал (4-20) мА воспринимается и регистрируется вторичным прибором (11-2). Погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,707%

При превышении температуры смеси свыше 300 0С на щите оператора загорается сигнальная лампочка. Токовый сигнал (4-20) мА также воспринимается контроллером QUADLOG. При превышении температуры контроллер вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА, которое по 19 адресу закрывает, а по адресу 20 открывает соответствующие клапана. Аналогично работает и контур ЭВМ.

Схема 12. Многоканальный контроль температуры.

Датчики (12-1), (12-2) измеряют температуры и результаты измерений в виде сигналов (4-20) мА передают значения температур на вторичный прибор (12-3). Погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,56%

Кроме того, эти значения передаются на контроллер APACS+, где высвечиваются. Далее эти значения по адресу В12 поступают на вход ЭВМ, где могут быть распечатаны и использованы по назначению.

Схема 13. Защитное воздействие при превышении давления газа в аппарате.

При превышении давления газа в аппарате Р3 величины 10 МПа происходит сброс газа через клапан (13-4). Датчик избыточного давления (13-1) воспринимает значение давления и передает его в виде токового сигнала (4-20) мА на вторичный прибор (13-2). Здесь значение давления измеряется, регистрируется (при превышении загорается сигнальная лампа HL 4). Погрешность канала измерения давления составляет:

е = 0,56%

Затем токовый сигнал (4-20) мА передается на контроллер ПАЗа. Если в результате сравнения будет иметь место превышение давления, то контроллер вырабатывает дискретный сигнал на включение магнитного пускателя (13-3), который в свою очередь, откроет электромагнитный клапан (13-4) и происходит частичный сброс газа в атмосферу. Контур защитного воздействия от ЭВМ работает аналогично.

Схема 14. Контроль гидростатического давления жидкости в аппарате С1.

Датчик гидростатического давления (14-1) передает токовый сигнал (4-20) мА на вторичный прибор (14-2), где разность давлений регистрируется и сигнализируется. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,56%

Далее сигнал (4-20) мА идет на контроллер РСУ и на вход ЭВМ для его печати и дальнейшего использования в расчетах.

Схема 15. Контроль разности давлений компонентов в подводящих трубопроводах к емкости С2.

Разность давлений 3 МПа воспринимается датчиком разности давлений (15-1). Погрешность канала измерения составляет 0,25%. Токовый сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение разности давлений. Далее сигнал (4-20) мА поступает на вход ЭВМ.

Схема 16. Контроль величины разрежения в аппарате А1.

Датчик разрежения (16-1) воспринимает величину разрежения. Погрешность канала измерения составляет 0,25%. Токовый сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение давления. Токовый сигнал так же поступает на вход ЭВМ, где величина разрежения регистрируется в виде графика.

Схема 17. Регулирование температуры целевого продукта в теплообменнике.

Температура целевого продукта поддерживается на уровне 373 К изменением подачи хладагента.

Текущая температура целевого продукта воспринимается датчиком (17-1). Токовый сигнал (4-20) мА поступает на вторичный прибор (17-2), где регистрируется. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,56%

Далее сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение температуры целевого продукта. При наличии рассогласования регулирующее воздействие с контроллера в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан (17-3). В результате подачи хладагента будет изменяться и желаемая температура целевого продукта будет 373 К. контур от ЭВМ работает аналогично.

Схема 18. Контроль расхода жидкости и сигнализация при охлаждении установки.

Расходомер (18-1) показывает измеренное значение расхода. Далее токовый выход (4-20) мА поступает на вторичный прибор (18-2), где значение расхода фиксируется, регистрируется, а также сигнализируется установленная ранее величина расхода. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 2,06%

Токовый сигнал поступает на контроллер РСУ, где величина расхода высвечивается, а также на вход ЭВМ, где расход регистрируется в виде графика.

Схема 19. Регулирование расхода жидкости (с использованием ротаметра).

Ротаметр (19-1) измеряет текущее значение расхода. Унифицированный пневматический выходной сигнал его преобразуется в унифицированный токовый (0-5) мА преобразователем (19-2). Вторичный прибор (19-3) фиксирует и регистрирует величину расхода. Погрешность канала измерения равна:

е = = 1,87%

Токовый сигнал с прибора (19-3) поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение измеренного расхода. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает регулирующее воздействие, которое в виде (4-20) мА поступает на клапан (19-4). Таким образом, поддерживается заданная величина расхода. Контур от ЭВМ работает аналогично.

Схема 20. Контроль расхода жидкости (газа, эмульсии, суспензии, нефти, взвеси, мазута, гудрона и т.д.).

Токовый сигнал (4-20) мА с выхода расходомера (20-1) подается на вторичный прибор (20-2), где фиксируется и регистрируется значение расхода. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,51%

Контроллер РСУ высвечивает значение расхода. ЭВМ также фиксирует значение измеренного расхода в виде графика.

Схема 21. Включение электродвигателя.

При нажатии пусковой кнопки (21-1) срабатывает магнитный пускатель (21-2), который в свою очередь включает электродвигатель М2.

Схема 22. Регулирование расхода сыпучего материала.

Расход сыпучего материала поддерживается на уровне 250 кг/ч изменением числа оборотов шнека.

Датчик ленточного расходомера (22-1) воспринимает вес ленты транспортера с сыпучим материалом на ней. Выходной сигнал расходомера ленточного (0-5) мА поступает на вторичный прибор (22-2), где фиксируется и регистрируется текущее значение расхода. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 1,58%

Токовый сигнал (4-20) мА поступает в контроллер РСУ, где высвечивается текущее значение расхода. При наличии рассогласования расходов контроллер вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА, которое после преобразования в (22-3) в (0,02-0,1) МПа воздействует на исполнительный механизм (22-4). В результате вариатор изменяет число оборотов шнека. Достигается заданное значение расхода. Контур от ЭВМ работает аналогично.

Схема 23. Контроль числа оборотов электродвигателя мешалки.

Тахометр (23-1) фиксирует число оборотов, пневматический выходной сигнал (0,02-0,1) Мпа преобразователем (23-2) преобразуется в (4-20) мА. вторичный прибор (23-3) фиксирует, регистрирует и сигнализирует величину числа оборотов. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 1,87%

Затем сигнал(4-20) мА поступает в контроллер РСУ и в ЭВМ.

Схема 24. Контроль уровня сыпучего материала, жидкости, эмульсии.

Радарный измеритель уровня «APEX» (24-1) измеряет уровень сыпучего материала в емкости. Выходной сигнал (4-20) мА фиксируется, регистрируется, сигнализируется вторичным прибором (24-2). Погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,502%

Токовый сигнал (4-20) мА с прибора (24-2) поступает на контроллер РСУ, где высвечивается текущее значение уровня, а также на вход ЭВМ, где значение уровня регистрируется в виде графика.

Схема 25. Позиционное регулирование уровня жидкости в емкости Е1, сигнализация.

Уровень жидкости в емкости будет всегда в интервале (1-2) м за счет включения и выключения электромагнитного клапана (25-4) на линии подачи жидкости.

Уровнемер APEX (25-1) подает сигнал (4-20) мА о текущем значении уровня на вторичный прибор (25-2), где уровень фиксируется, регистрируется, сигнализируется отклонение уровня от крайний значения 1м и 2м. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,502%

Так же сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается измеренное значение уровня. Если величина уровня выходит за установленные границы, то контроллер выдает дискретный сигнал. В результате магнитный пускатель (25-3) срабатывает и включает (выключает) электромагнитный клапан (25-4) на линии подачи жидкости. Контур от ЭВМ работает аналогично.

Схема 26. Регулирование уровня жидкости в емкости Е2.

Уровень жидкости регулируется сливом. Уровнемер буйковый (26-1) измеряет текущее значение уровня. Заданное значение 3 м. Пневмосигнал с (26-1) преобразуется в токовый (4-20) мА. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 1,8%

Контроллер РСУ высвечивает значение уровня. При наличии сигнала рассогласования контроллер вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА, которое изменяет положение затвора клапана (26-3). Таким образом, поддерживается величина уровня 3 м.

ЭВМ воспринимает текущее значение уровня, регистрирует его в виде графика и выдает регулирующее воздействие.

Схема 27. Контроль объемной доли компонента бинарной газовой смеси (СО), сигнализация, включение аварийной вентиляции.

При превышении в атмосфере цеха концентрации СО величины ПДК - 0,5% включается аварийная вентиляция.

Газоанализатор (27-1) воспринимает текущее значение концентрации СО в атмосфере цеха. Вторичный прибор (27-2) фиксирует, регистрирует значение концентрации и сигнализирует его превышение. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 1,12%

С прибора (27-2) сигнал (4-20) мА поступает на контроллер ПАЗ. При значении концентрации СО выше ПДК контроллер вырабатывает дискретный сигнал. Включается магнитный пускатель (27-3), который в свою очередь, включает электродвигатель М4 вентилятора. Контур от ЭВМ работает аналогично.

Схема 28. Регулирование относительной влажности воздуха в помещении цеха.

Заданное значение относительной влажности 60% воздуха в помещении достигается изменением подачи пара в атмосферу цеха.

Измерительный преобразователь относительной влажности (28-1) преобразует значение измеренной величины в сигнал (4-20) мА, который фиксируется, регистрируется и сигнализируется прибором (28-2). Погрешность канала измерения составляет:

е = = 2,06%

Токовый сигнал поступает на контроллер РСУ, где высвечивается. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает регулирующее воздействие в виде (4-20) мА, которое перемещает затвор клапана (28-3), стабилизируя подачей пара влажность в помещении 60%. Контур от ЭВМ работает аналогично.

Схема 29. Регулирование pH среды.

Достижение pH=7 осуществляется изменением подачи раствора щёлочи. Датчик рH-метра (29-1) фиксирует текущее значение кислотности, которое показывается и регистрируется вторичным прибором (29-3). Погрешность канала измерения составляет:

е = = 0,51%

Токовый сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается текущее значение pH. При наличии рассогласования контроллер РСУ вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА, которое, воздействуя на клапан (29-4), перемещает затвор. В результате pH среды стабилизируется на уровне 7. Контур от ЭВМ работает аналогично.

Схема 30. Контроль плотности жидкой среды.

Плотномер (30-1), установленный по месту, фиксирует значение плотности среды. Нормирующий преобразователь (30-2) преобразует входной сигнал (0-10) мВ в (4-20) мА. Этот токовый сигнал фиксируется, регистрируется прибором (30-3). Погрешность канала измерения составляет:

е = = 1,22%

Токовый сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается. Также этот сигнал по адресу В30 поступает в ЭВМ, где он регистрируется в виде графиков.

Схема 31. Программное управление периодическим (циклическим) процессом.

Программное управление осуществляется своевременным включением и выключением исполнительных устройств (клапанов и электродвигателя).

Необходимо осуществить управление четырьмя операциями: влив компонента А (клапан (31-1)); влив компонента Б (клапан (31-2)); перемешивание (электродвигатель М5); слив (клапан (31-4)). Контроллер APACS+ может управлять функционированием как непрерывных, так и периодических процессов. Контроллер по программе включает таймер на время начала каждой операции и на её продолжительность. В результате последовательно на определенные интервалы времени включаются и выключаются клапана (31-1), (31-2), (31-4) от токовых сигналов (4-20) мА. Двигатель М5 включается магнитным пускателем (31-3) от дискретного сигнала. Процесс управляется аналогично и от ЭВМ. ЭВМ регистрирует циклограмму периодического процесса в виде графика.

Студент при описании данной схемы должен привести в записке циклограмму.

Схема 32. Регулирование соотношения расходов компонент (топливо, воздух) на входе в топку с коррекцией расхода воздуха по температуре продуктов сгорания.

Необходимо обеспечить температуру продуктов сгорания 800 0С. Эту температуру можно обеспечить, поддерживая определенное соотношение расходов топлива и воздуха на входе в данный газогенератор. Но топливо может оказаться не той калорийности, что указана в документе и Т = 800 0С не будет достигнута. Поэтому регулирование осуществляется по факту, т.е. по фактической температуре продуктов сгорания. С этой целью вводится корректирующий контур по температуре (датчик температуры (32-5), вторичный прибор (32-6)). Погрешность измерения температуры корректирующим контуром составляет:

е = = 0,71%

Если температура не достигает 800 0С, то контроллер РСУ вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА на клапан (32-7) установленный на линии подачи воздуха. В результате величина заданного соотношения расходов изменяется за счет изменения расхода воздуха и температура продуктов сгорания достигает нужного значения 800 0С.

Контроллер РСУ высвечивает значения температуры продуктов сгорания и соответствующее ей соотношение расходов. Контур ЭВМ работает аналогично. Изменение температуры продуктов сгорания и соотношения расходов ЭВМ регистрирует в виде графиков.

Схема 33. Контроль количества водного раствора, подаваемого по трубопроводу.

Преобразователь расхода (33-1), установленный на трубопроводе, имеет токовый выход (4-20) мА. Этот сигнал поступает на счетчик (33-2), кторый фиксирует количество вещества. Погрешность канала измерения количества водного раствора составляет:

е = = 2,69%

Контроллер РСУ высвечивает величину количества раствора. ЭВМ регистрирует количество в виде графиков.

Схема 34. Контроль количества газа, подаваемого по трубопроводу.

На трубопроводе подачи газа установлен счетчик газа (34-1), который фиксирует количество газа.

Схема 35. Контроль температуры газа в сборнике Сб1 .

Манометрический термометр (35-1) передает измеренную величину Т на преобразователь (35-2), токовый сигнал (4-20) mА с которого поступает на вторичный прибор (35-3), где температура в Сб1 показывается и регистрируется. Погрешность канала измерения составляет:

е = = 1,5%

Температура в Сб1 в токовом виде (4-20) mА поступает на контроллер РСУ, где ее величина высвечивается, а так же на вход ЭВМ, где температура регистрируется в виде графика.

Литература

1. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы: Справочные пособие. Изд. 3-е перераб. и доп. Под редакцией Б.Д. Кошарского. Л., “Машиностроение”, 1976,- 488 с.

2. Полоцкий Л.М. Лапшенков Г.И. Автоматизация химических производств. Теория, расчет и проектирование систем автоматизации. -М.: Химия., 1982 - (серия “Автоматизации химических производств”). - 296 с.

3. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. 3-е изд. - М.: Машиностроение, 1983. - 424с.

4. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учеб. Для сред. спец. учеб. заведений. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1985. - 350с.: ил.

5. Автоматическое управление в химической промышленности: Учеб. для вузов/Под ред. Е.Г. Дудникова.- М.: Химия, 1987. - 368с.

6. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник/ В.Я. Базанов, Т.Х. Безоновская; В.А. Бек и др. Под общ. Ред. В.В. Черенкова. Л.: Машиностроение. 1987 - 847 с.

7. Изаков Ф.Я., Казадаев В.Р., Ройтман А.Х., Шмаков Б.В.. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации технологических процессов. Учебник и учебное пособие для студентов высших учебных заведений. - М.: Химия., Агропромиздат., 1988, - 183 с.

8. Лапшенков Г.И., Полоцкий Л.М. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Технические средства и лабораторные работы. 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Химия, 1988. - 288с.

9. Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х., Клюев А.А. . Проектирование систем автоматизации технологических процессов.: Справочное пособие, перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат., 1990, - 464 с .

10. Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Учебник для техникумов. - М.: Химия., 1991 - 480 с .

11. APACS. Advanset Control Module. “Moore” product information, 1996.

12. APACS. I/O Module. “Moore” product information, 1996.

13. APACS. Standart Analog Module. “Moore” product information, 1996.

14. Номенклатурный каталог технических средств автоматизации. ЗАО “Промышленная группа Метран”, г. Челябинск, 2004, - 386 с.

Размещено на Allbest.ru

...