Разработка проекта автоматизации пастеризационно-охладительной установки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Автоматизация - высшая форма механизации. Автоматизация процесса означает полный перевод технологического оборудования на автоматический режим работы, внедрению в производство устройств, действующих частично или полностью без участия человека. Она характеризуется освобождением человека частично или полностью также и от оперативного управления механизмами, от постоянного участи его в процессе. Автоматические регуляторы или системы поддерживают неизменными или определенным образом изменяют какие - либо физические величины в техническом устройстве или технологическом процессе.

Цель курсовой работы - ознакомление с принципами построения современных систем автоматизации технологических процессов, реализованных на базе промышленных контроллеров и ЭВМ.

В ходе выполнения курсовой работы решаются следующие задачи: ознакомление с методикой разработки функциональной схемы автоматизации технологических процессов на базе серийно выпускаемых приборов и промышленных контроллеров; ознакомление с характеристиками современных приборов и средств автоматизации; изучение основных подходов к обоснованному выбору приборов и технических средств автоматизации; изучение действующих стандартов и других нормативных документов регламентирующих правила оформления технической документации по автоматизации технологических процессов.

1. Исходные данные

1.1 Описание принципа работы технологической установки

Продукт из сборника 1 центробежным насосом Н1 подается в секцию регенерации тепла 2 трехсекционного пластинчатого теплообменника на подогрев, далее нагревается паром до температуры пастеризации в секции 3, выдерживается при этой температуре в выдерживателе 5 и охлаждается: в начале в секции 2 пастеризованным продуктом, затем в секции 4 водой. Если заданная температура пастеризации не достигнута (например, при пуске установки) продукт направляется на повторную тепловую обработку через трехходовой кран К1, при нормальном режиме работы установки - в сборник 6.

Схема пастеризационно-охладительной установки изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема пастеризационно-охладительной установки: 1 - сборник, 2,3,4 - секция, 5 - выдерживатель, 6 - сборник, 7 - трехходовой кран

1.2 Перечень измеряемых и регулируемых переменных

Автоматическое регулирование:

- Температуры нагрева (расходом пара);

- Расхода воды (по расходу продукта);

- Давления продукта после выдерживателя.

Измерение и регистрация на ЭВМ:

- Расхода продукта;

- Температуры охлаждения.

Измерение:

- Расхода конденсата;

- Расхода охлаждающей воды;

- Температуры нагрева;

- Температуры охлаждающей воды начальная;

- Давления продукта после выдерживателя;

- Давления пара;

- Уровня в сборнике 6.

Сигнализация:

- Нижнего уровня в сборнике 1.

Автоматическая блокировка:

- Отключение насоса при нижнем уровне в сборнике 1;

- Отключение подачи пара при отключении насоса;

- Переключение трехходового клапана К1.

Управление:

- Включение и отключение насоса Н1.

1.3 Расчет диаметров трубопроводов

Производительность установки:

по готовому продукту 10 т/ч;

Температура продукта на выходе 60оС;

Температура продукта на входе 15оС;

Давление пара на входе 200 кПа;

Расход воды2,5 т/ч.

Важной характеристикой при выборе трубопровода является правильный подбор диаметра трубопровода, который рассчитывается на основе выражения (1):

, (1)

где Q - расход продукта, м3/ч;

F - площадь поперечного сечения трубопровода, м2;

W - скорость продукта (жидкости), м/с;

D - внутренний диаметр трубопровода, м.

Оптимальная скорость прохождения жидкости соответствует минимуму эксплуатационных расходов, т.е. сумме стоимости энергии, амортизации и ремонта.

При расчетах трубопроводов скорость движения (м/с), ориентировочно может быть принята в следующих пределах:

Движение жидкости при подаче насосом, м/с1-2,5;

Движение самотеком, м/с0,1-0,5;

Для газов, м/с5-20;

Для паров, м/с15-40.

Из технической характеристики массовый расход продукта G=10 т/ч. Тогда объемный расход:

,

т.к. или 0,0018м3/с.

Зная объемный расход продукта определим диаметр трубопровода для подачи продукта:

.

где , т.к. продукт подается насосом.

Принимаем D3 = 32 мм.

Определяем расход воды и диаметр трубопровода для подачи воды в секцию теплообменника.

Из технической характеристики массовый расход воды Gв=2,5т/ч. Тогда объемный расход:

,

т.к. или 0,0007м3/с.

Зная объемный расход воды определим диаметр трубопровода для подачи воды:

.

где , т.к. жидкость передается насосом.

Принимаем D2 = 32мм.

Определим расход и диаметр трубопровода для подачи пара в секцию теплообменник.

По тепловой нагрузке аппарата определяем расход греющего пара, для этого используем выражение (2):

(2)

где Gп - расход продукта (жидкости) через теплообменник, кг/с;

С- теплоемкость продукта (жидкости), Дж/кгК;

и - начальная и конечная температура нагреваемого продукта, оС;

- удельная теплота парообразования, Дж/кг;

Из технической характеристики оборудования:

Gв=10т/ч=2,78кг/с; С=3,72Ч103 Дж/кгК; tк=60С; tн=15С.

Подставляя значения в формулу (2) и преобразуя ее, находим расход греющего пара:

r определяем по таблице в зависимости от и .

Находим объемный расход пара:

определяем по таблице в зависимости от и .

Зная объемный расход пара определим диаметр трубопровода для подачи пара:

D3 = = = 0,074м,

где W принимаем равным 40 м/с.

Принимаем D3 = 80 мм.

2. Разработка функциональной схемы автоматизации

процессорный пастеризационный контроллер

Схема построена на базе контроллера ADAM-8000, 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, электродвигателем насоса.

Для измерения температуры нагрева используется термопреобразователь сопротивления поз. ТЕ-1а. Этот термопреобразователь подключен к модулю аналового ввода AI 8231-1BD52. Регулирование температуры нагрева достигается за счет изменения расхода пара регулирующим органам, установленным на трубопроводе подачи пара. Это регулирующий орган оснащен электродвигательным исполнительным механизмом поз.1г с датчиком угла поворота поз. GE-2. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода DO 8222-1ВН10 через магнитный пускатель поз. 1б. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI 8221-1ВН10. Для управления исполнительным механизмом также предусмотрена кнопочная станция поз. 1в, установленная по месту. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом в схеме задействовано два канала управления дискретного вывода.

Для измерения расхода продукта в соответствующем трубопроводе установлена измерительная диафрагма поз. FE-3а. Перепады давления на этой диафрагме измеряется преобразователем разности давлений поз. FT-3б с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20) мА, который подается на вход вторичного показывающего прибора поз. FI-3в и на вход модуля аналогового ввода AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000. Этот модуль предназначен для ввода унифицированного токового сигнала (4-20)мА. Регулирование расхода воды осуществляется путем изменения расхода регулирующим органом, установленном на трубопроводе подачи воды. Это регулирующий орган оснащен электродвигательным исполнительным механизмом поз.3е с датчиком угла поворота поз. GE-4. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода DO 8222-1ВН10 через магнитный пускатель поз. 3г. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI 8221-1ВН10. Для управления исполнительным механизмом также предусмотрена кнопочная станция поз. 3д, установленная по месту. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом в схеме задействовано два канала управления дискретного вывода.

Для измерения давления после выдерживателя используем преобразователь давления поз. РТ-5а. На выходе преобразователя формируется унифицированный

токовый сигнал (4-20)мА который подается на вход модуля аналогового ввода AI8231-1BD60. Регулирования давления происходит за счет изменения расхода продукта регулирующим органом, установленным на трубопроводе после выдерживателя. Это регулирующий орган оснащен электродвигательным исполнительным механизмом поз.5г с датчиком угла поворота поз. GE-6. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода DO 8222-1ВН10 через магнитный пускатель поз. 5б. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI 8221-1ВН10. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом в схеме задействовано два канала управления дискретного вывода. Для управления исполнительным механизмом также предусмотрена кнопочная станция поз. 5в, установленная по месту.

Для измерения температуры охлаждения используется термопреобразователь сопротивления поз. ТЕ-7а. К этому термопреобразователю подключен вторичный измерительный прибор поз. TI-7б, а также модуль аналового ввода AI 8231-1BD52. Регулирование достигается за счет переключения регулирующего органа. Это регулирующий орган оснащен электродвигательным исполнительным механизмом поз.7д. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода DO 8222-1ВН10 через магнитный пускатель поз. 7в. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI 8221-1ВН10. Для управления исполнительным механизмом также предусмотрена кнопочная станция поз. 7г, установленная по месту. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом в схеме задействовано два канала управления дискретного вывода.

Для измерения расходов конденсата и охлаждающей воды в соответствующих трубопроводах установлены измерительные диафрагмы поз. FE-8а, FE- 9a. Перепады давления на этих диафрагмах измеряются преобразователями разности давлений поз. FT-8б и FT - 9б с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20) мА, которые подаются на вход вторичного показывающего прибора поз. FI-8в и поз. FI-9в.

Температуру вода охлаждающей начальную измеряем термопреобразователем сопротивления поз. ТЕ-10а. К этому термопреобразователю подключен вторичный измерительный прибор поз. TI-10б.

Для измерения уровня в сборнике 6 используем преобразователь уровня поз. LT-12а с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20) мА, который подается на вход вторичного показывающего прибора поз. LI-12б.

Для измерения уровня в сборниках 1 используем преобразователь уровня поз. LT-13а. На выходе преобразователя формируется унифицированный токовый сигнал (4-20)мА, который подается на вход модуля аналогового ввода AI8231-1BD60. Для сигнализации предельного нижнего уровня в сборнике 1 на щите установлена лампа HL1. Управление двигателем М насоса осуществляется сигналом с модуля дискретного вывода DO 8222-1ВН10 через магнитный пускатель поз. NS-13б. Включение/отключение двигателя может осуществляться в ручном режиме с помощью кнопочной станции поз. HS-13в либо в автоматическом режиме.

В этом случае ЭВМ формирует сигнал отключения двигателя насоса при достижении предельно допустимого нижнего уровня в сборнике 1.

Для измерения давления в линии нагнетания насоса Н1 используем преобразователь давления поз. РТ-14а с выходным унифицированным токовым сигналом (4-20) мА, которые подаются на вход модуля аналогового ввода AI8231-1BD60. Регулирование осуществляется путем перекрытия подачи пара регулирующим органом, установленным на трубопроводе подачи пара. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом в схеме задействовано два канала управления дискретного вывода. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительного механизма на ЭВМ его конечные выключатели подключаются к модулю дискретного ввода DI 8221-1ВН10.

3. Выбор и обоснование приборов и средств автоматизации

Требования к качеству работы системы автоматического контроля включает в себя основные метрологические данные: точность измерения; порог чувствительности; быстродействие системы.

Основой для выбора чувствительного элемента (датчика) служат характеристика контролируемой среды и диапазон изменения контролируемого параметра. В случае непосредственного контакта чувствительного элемента с контролируемой средой возможно нежелательное влияние пищевых продуктов на конструктивные узлы датчиков - прежде всего коррозионного и эрозионного характера. Поэтому в пищевой промышленности широко применяются конструкции из нержавеющей стали, нанесение на них антикоррозионных покрытий и т.п. При выборе чувствительных элементов необходимо также учитывать возможное влияние материалов, из которых они изготовлены, на качество пищевых продуктов.

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

1. Выбираем термопреобразователь сопротивления для измерения температуры нагрева продукта.

Исходные данные: максимальное рабочее значение температуры нагрева продукта t=75С, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя Д=±1,5С. Среда неагрессивная. Термопреобразователь предполагается подключить к модулю аналогового ввода AI 8231-1BD52 контроллера ADAM 8000.

По справочному пособию предварительно выбираем термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП Метран-206 с диапазоном измеряемых температур (-50ч +200)С, номинальной статической характеристикой Pt100 и классом допуска С. Термопреобразователь позволяет измерять температуру химически неагрессивных, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры. НСХ Pt100 выбран, поскольку модуль аналогового входа 8231-1BD52рассчитан на входной сигнал от термопреобразователей сопротивления с НСХ Pt100.

Проверяем, обеспечивает ли данный термопреобразователь требуемую по условию точность измерения. По таблице Г.2 приложения Г (1) определим предельно допустимое отклонение от НСХ термопреобразователя сопротивления класса допуска С и НСХ Pt100:

Дt = ±(0,6+0,008Ч[t]) = ±(0,6+0,008Ч75) = 1,2С.

Т.к. пределы Дt не превышают по модулю пределов максимально допустимой погрешности измерений Д=±1,5С, то выбранный термопреобразователь сопротивления обеспечивает требуемую точность измерения.

2. Выбираем термопреобразователь сопротивления для измерения температуры охлаждающей воды начальную.

Исходные данные: максимальное рабочее значение температуры охлаждающей воды t=11С, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя Д=±1С. Среда неагрессивная. Термопреобразователь предполагается подключить к модулю аналогового ввода AI 8231-1BD52 контроллера ADAM 8000.

По справочному пособию предварительно выбираем термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП Метран-206 с диапазоном измеряемых температур (-50ч +200)оС, номинальной статической характеристикой Pt100 и классом допуска С. Термопреобразователь позволяет измерять температуру химически неагрессивных, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры. НСХ Pt100 выбран, поскольку модуль аналогового входа 8231-1BD52 рассчитан на входной сигнал от термопреобразователей сопротивления с НСХ Pt100.

Проверяем, обеспечивает ли данный термопреобразователь требуемую по условию точность измерения. По таблице Г.2 приложения Г (1) определим предельно допустимое отклонение от НСХ термопреобразователя сопротивления класса допуска С и НСХ Pt100:

Дt = ±(0,6+0,008Ч[t]) = ±(0,6+0,008Ч11) = 0,688С.

Т.к. пределы Дt не превышают по модулю пределов максимально допустимой погрешности измерений Д=±1оС, то выбранный термопреобразователь сопротивления обеспечивает требуемую точность измерения.

3. Оценим погрешность измерения температуры измерительным комплектом: термопреобразователь сопротивления - логометр.

Исходные данные: Термопреобразователь сопротивления градуировки 100П, класс допуска В. Логометр имеет шкалу (0-120)оС и класс точности 1. Стрелка прибора в номинальном режиме стоит на отметке 60 оС. Сопротивление соединительных проводов подогнано с точностью ± 0,05 Ом.

Предел допустимого отклонения от НСХ термопреобразователя сопротивления градуировки 100П, класса допуска С:

Дt = ±(0,6+0,008Ч[t]) = ±(0,6+0,008Ч60) = 1,08 С,

что соответствует ДRt=±0,428Ом. Сопротивление соединительных проводов подогнано с точностью ДRс.п. = 0,05Ом. Допускаемая погрешность логометра определяется по диапазону шкалы и классу точности:

ДRл = ±(Rtк - Rtн)ЧК/100 = ±(139,113-100)Ч1,0/100 = ±0,39113Ом,

где К - класс точности логометра. Оценка погрешности измерения измерительного комплекта определяется по формуле:

Део = ±.

По градуировочной таблице термопреобразователя определяем, что это соответствует погрешности Дt = 1,47оС.

4. Выбираем технический манометр для измерения давления пара.

Исходные данные: Максимальное рабочее давление 0,2МПа, максимально допустимая погрешность измерений Д = ±0,05МПа.

Определяем верхний предел измерения 0,2/(2/3) = 0,3МПа. Выбираем по справочнику (2) манометр технический тип ДМ1018, класс точности 1,5, диапазон измерения 0 - 0,4МПа. Диапазон измерения выбран таким образом, чтобы максимальное рабочее значение давления составляло примерно 2/3 от шкалы прибора. Определим максимальную погрешность измерения данного манометра:

Др = ±1,5Ч0,4/100 = ±0,006МПа.

Поскольку Др не превышает максимально допустимую погрешность измерений Д = ±0,05МПа, то выбранный манометр обеспечивает требуемую точность измерений.

5. Выбираем преобразователь давления для измерения давления после выдерживателя.

Исходные данные: Давление постоянное. Рабочее давление продукта 0,2МПа, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя Д = ±0,005МПа. Преобразователь предполагается подключить к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

Определяем верхний предел измерения преобразователя 0,2/(3/4)=0,3МПа. Выбираем по справочнику преобразователь избыточного давления Метран-100-ДИ-1153, применяемый для измерения избыточного давления жидкости, газа, газообразного кислорода и пищевых продуктов. Верхний предел 0,4МПа. Диапазон измерения выбран таким образом, чтобы максимальное рабочее давление составляло примерно ѕ от диапазона измерения, поскольку давление в трубопроводе постоянное. Преобразователь формирует унифицированный токовый сигнал (4-20)мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

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

Др = ±0,4Ч0,1/100 = ±0,004МПа.

Поскольку Др не превышает максимально допустимую погрешность измерений Д = ±0,005МПа, то выбранный преобразователь обеспечивает требуемую точность измерений.

6. Выбираем преобразователь давления для измерения давления продукта после насоса Н1.

Исходные данные: Давление постоянное. Рабочее давление продукта 0,3МПа, максимально допустимая погрешность измерений преобразователя Д = ±0,005МПа. Преобразователь предполагается подключить к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

Определяем верхний предел измерения преобразователя 0,3/(3/4)=0,4МПа.

Выбираем по справочнику преобразователь избыточного давления Метран-100-ДИ-1153, применяемый для измерения избыточного давления жидкости, газа, газообразного кислорода и пищевых продуктов. Верхний предел 0,4МПа. Диапазон измерения выбран таким образом, чтобы максимальное рабочее давление составляло примерно ѕ от диапазона измерения, поскольку давление в трубопроводе постоянное. Преобразователь формирует унифицированный токовый сигнал (4-20)мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

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

Др = ±0,4Ч0,1/100 = ±0,004МПа.

Поскольку Др не превышает максимально допустимую погрешность измерений Д = ±0,005МПа, то выбранный преобразователь обеспечивает требуемую точность измерений.

При выборе средств измерения расхода по методу переменного перепада давления в курсовой работе ограничиваемся предварительным выбором типа стандартного сужающего устройства (без расчета) и подбираем дифманометр с учетом диапазона измерения и точности измерения перепада давления.

7. Подбираем преобразователь уровня для измерения уровня в сборнике 6.

Исходные данные: Максимальное значение уровня 4,5м. Погрешность измерений преобразователя ±10мм. Преобразователь предполагается подключить к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

Определяем необходимый верхний предел измерения таким образом, чтобы максимальное значение измеряемого параметра лежало в последней четверти диапазона Lв = 4,5/(3/4) = 6м. Выбираем преобразователь гидростатического давления (уровня) Метран - 100 - ДГ - 1541 с диапазоном измерения 63кПа. Абсолютная погрешность измерения ±0,1. Эта погрешность не превышает максимально допустимой, заданной в исходных данных. Преобразователь формирует унифицированный аналоговый сигнал 4-20мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

8. Подбираем преобразователь уровня для измерения уровня в сборнике 1. Исходные данные: Максимальное значение уровня 4,5м. Погрешность измерений преобразователя ±10мм. Преобразователь предполагается подключить к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

Определяем необходимый верхний предел измерения таким образом, чтобы максимальное значение измеряемого параметра лежало в последней четверти диапазона Lв = 4,5/(3/4) = 6м. Выбираем преобразователь гидростатического давления (уровня) Метран - 100 - ДГ - 1541 с диапазоном измерения 63кПа. Абсолютная погрешность измерения ±0,1. Эта погрешность не превышает максимально допустимой, заданной в исходных данных. Преобразователь формирует унифицированный аналоговый сигнал 4-20мА, что позволяет подключать его к модулю аналогового входа AI8231-1BD60 контроллера ADAM 8000.

9. Подбираем преобразователь разности давлений для измерения расхода конденсата по методу переменного перепада давления.

Исходные данные: Номинальный расход продукта Q = 0,8 т/ч. Для измерения расхода конденсата на технологическом трубопроводе установлена диафрагма с коэффициентом расхода К = 0,14 (т/ч)/Па0,5.

Определим перепад давлений на диафрагме при расходе Q = 0,8 т/ч:

Др = (Q/К)2 = (0,8/0,14)2 = 33Па=0,033кПа.

Согласно ГОСТ8.586.1-2005 ГСИ преобразователь разности давлений должен иметь предел измерения возможно близкий к расчетному значению Др = 0,033кПа. Выбираем по справочнику преобразователь разности давлений Метран - 100-ДД модель 1410, с верхним пределом измерения 0,04кПа. Данная модель имеет основную погрешность измерения 0,1% от диапазона измерения. Однако необходимо отметить, что основным источником погрешности измерения расхода в данном комплекте является измерительная диафрагма.

10. Подбираем преобразователь разности давлений для измерения расхода охлаждающей воды по методу переменного перепада давления.

Исходные данные: Номинальный расход продукта Q = 2,5 т/ч. Для измерения расхода охлаждающей воды на технологическом трубопроводе установлена диафрагма с коэффициентом расхода К = 0,398 (т/ч)/Па0,5.

Определим перепад давлений на диафрагме при расходе Q = 2,5 т/ч:

Др = (Q/К)2 = (2,5/0,398)2 = 39Па=0,039кПа.

Согласно ГОСТ8.586.1-2005 ГСИ преобразователь разности давлений должен иметь предел измерения возможно близкий к расчетному значению Др = 0,039кПа. Выбираем по справочнику преобразователь разности давлений Метран - 100-ДД модель 1410, с верхним пределом измерения 0,04кПа. Данная модель имеет основную погрешность измерения 0,1% от диапазона измерения. Однако необходимо отметить, что основным источником погрешности измерения расхода в данном комплекте является измерительная диафрагма.

11. Подбираем преобразователь разности давлений для измерения расхода продукта по методу переменного перепада давления.

Исходные данные: Номинальный расход продукта Q = 10 т/ч. Для измерения расхода продукта на технологическом трубопроводе установлена диафрагма с коэффициентом расхода К = 1,298 (т/ч)/Па0,5.

Определим перепад давлений на диафрагме при расходе Q = 10т/ч:

Др = (Q/К)2 = (10/1,298)2 = 59Па=0,059кПа.

Согласно ГОСТ8.586.1-2005 ГСИ преобразователь разности давлений должен иметь предел измерения возможно близкий к расчетному значению Др = 0,059кПа. Выбираем по справочнику (2) преобразователь разности давлений Метран - 100-ДД модель 1410, с верхним пределом измерения 0,063кПа. Данная модель имеет основную погрешность измерения 0,15% от диапазона измерения. Однако необходимо отметить, что основным источником погрешности измерения расхода в данном комплекте является измерительная диафрагма.

Регулирующие клапаны выбираются упрощенно согласно рассчитанному диаметру трубопроводов.

Выбор измерительных диафрагм основываем на диаметре трубопроводов, где они устанавливаются и давления измеряемой среды.

4. Выбор модулей ввода-вывода контроллера ADAM-8000

Устройство ADAM-8000 фирмы Advantech представляет собой PC совместимый микроконтроллер, предназначенный для создания на его основе автономных систем сбора данных и управления. Они могут использоваться в системах промышленной автоматизации с повышенными требованиями к надежности оборудования и к временным параметрам контуров управления. Эти устройства работают в промышленных сетях MPI, Profibus-DP, ModBus TCP и CAN. Программировать эту серию контроллеров можно как с помощью стандартного пакета Simatic Manager с языком программирования Step7, так и с помощью недорогих программных пакетов с ограниченной функциональностью ADAM-WINPLC7 и ADAM-WINNCS. Серия ADAM-8000 предоставляет возможности распределенного ввода-вывода при автоматизации технологических процессов, создании промышленных коммуникаций на производстве.

Микроконтроллер состоит из двух основных частей: базового блока и модулей ввода--вывода. Базовый блок включает в себя процессор с самостоятельным PLC контроллером ADAM-8214/8215/8216-1В АО 1 либо процессор с распределенной системой управления с интерфейсом Profibus-DP Master: ADAM-8214/8215/8216-1ВМ01, либо процессор с Ethernet интерфейсом: ADAM-8214/8215/8216-1BT01; встроенный источник постоянного напряжения 24 В; интерфейс передачи данных -MP2I; светодиодный индикатор состояния для режимов работы и диагностики; внешнюю карту памяти. Основные характеристики процессорных модулей приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Характеристики процессорного модуля

Модель	ОЗУ, кбайт	ПЗУ, кбайт	Напряжения питания, В	Потребляемая мощность, Вт
8214	40	32	24	3,5

Выбор модулей ввода/вывода. В соответствии с функциональной схемой автоматизации установки необходимо 7 каналов аналогового ввода рассчитанных на унифицированный токовый сигнал (4-20)мА. Один сигнал от преобразователя разности давления поз. FT - 3б; два сигнала от преобразователей давления поз. РТ-5а, поз. РТ- 14а; один сигнал от преобразователя уровня поз. LТ- 13а и три сигнала от датчиков положения GE-2а, GE-4а, GE-6а. Для реализации этих каналов модули аналогового ввода ADAM-8231-1BD60. Данные модули имеют 4 аналоговых входа, тип входного сигнала (4-20)мА.

Для ввода сигнала от термопреобразователей сопротивления поз. ТЕ-1а, поз.ТЕ-5а необходимо два канала аналогового ввода от термопреобразователей сопротивления. Используем модуль аналогового ввода ADAM 8231-1BD52. Данный модуль имеет 4 аналоговых входа для подключения термопреобразователей сопротивления.

Для реализации сигнализации крайних положений исполнительных механизмов необходимо 10 каналов дискретного ввода. Также необходим 1 канал дискретного ввода для подключения магнитных пускателей поз.NS-13б. Используем модуль дискретного ввода ADAM-8221-1ВН10. Данный модуль имеет 16 дискретных входов. Входное напряжение 24В.

Для реализации управления магнитным пускателями поз.NS-1б, поз.NS-3г, поз.NS-5б, поз.NS-7в, поз.NS-13б, поз.NS-14б и включения/выключения сигнальной арматуры HL1 необходимо 12 каналов дискретного ввода ADAM-8222-1ВН10. Данный модуль имеет 16 дискретных выходов. Выходное напряжение 24В, выходной ток 1А.

Привязку сигналов контроллера к датчикам и исполнительным механизмам оформляем в виде таблицы 4.2.

Таблица 4.2 - Привязка сигналов контроллера к датчикам и исполнительным механизмам

№	Обозначение СА	Позиция СА по спецификации	Обозначение каналов ввода/вывода	Тип модуля ввода/вывода	Кол-во модулей
1	GЕ	2	АI 1	ADAM-8231-1BD60	2
2	FT	3б	АI 2
3	GЕ	4	АI 3
4	PT	5а	АI 4
5	GЕ	6	АI 5
6	LT	13а	АI 6
7	PT	14а	АI 7
8	ТЕ	1а	AI 1	ADAM-8231-1BD52	1
9	ТЕ	7а	AI 2
10		1г	DI 1,2	DI-8221-1BH10	1
11		3е	DI 3,4
12		5д	DI 5,6
13		7д	DI 7,8
14	NS	13б	DI 9
15		14г	DI 10,11
16	NS	1б	D0 1,2	D0-8222-1BH10	1
17	NS	3г	D0 3,4
18	NS	5б	D0 5,6
19	NS	7в	D0 7,8
20		HL1	D0 9
21	NS	13б	D0 10
22	NS	14б	D0 11,12

Заключение

При выполнении курсовой работы был изучен заданный технологический процесс пастеризационно-охладительной установки и разработана функциональная схема автоматизации. Схема автоматизации пастеризационно-охладительной установки выполнена на базе серийно выпускаемых приборов и промышленного контроллера ADAM-8000.

В ходе выполнения работы были изучены основные подходы к обоснованному выбору приборов и технических средств автоматизации ознакомились с характеристиками современных приборов и средств автоматизации, был подобран контроллер ADAM-8000 и модули ввода-вывода, а также составлена спецификация на выбранные средства автоматизации.

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, 2008. - 66с.

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

3. Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов: СТП СМК 4.2.3-01-2011. - Введ. 2011-04-07. - Могилев.: Могилевск. гос. ун-т продовольствия, 2011. - 43с.

Размещено на Allbest.ru

...