Автоматизация абсорбционной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Задание на проектирование

Введение

1. Выбора приборов и устройств автоматического контроля и регулирования

1.1 Выбор датчика температуры

1.2 Выбор регистратора температуры

1.3 Выбор электромагнитных клапанов

1.4 Выбор датчика нижнего и верхнего уровня

1.5 Выбор датчиков расхода продукта

1.6 Датчик расхода воды корреляционный ДРКH4

1.7 Принцип действия и конструкция датчика

1.8 Выбор датчика давления

1.9 Выбор регистратора давления

1.10 Выбор регулятора концентрации жидкости

2. Технические характеристики контроллера

Заключение

Литература

Задание на проектирование

автоматический регистратор электромагнитный жидкость

Автоматизация абсорбционной установки

Через наcадочный абсорбер 1 вентилятором 2 просасывается воздух, содержащий пары этилового спирта. Поглощение паров спирта осуществляется водой, охлаждаемой в теплообменнике 3 хладагентом, подаваемым из сборника 5 насосом 4. При прочих равных условиях с понижением температуры воды увеличивается степень поглощения паров спирта.

Табл.1 Перечень контролируемых и регулируемых параметров

Регулирование Давление газа на входе 1 по расходу воды Температура жидкости на выходе 3 расходом воды
Регистрация Расход жидкости на выходе абсорбера Температура воды
Измерение Расход воды Температура воды Давление воздуха перед абсорбером Давление воды
Сигнализация Уровень в сборнике 5 Давление воды
Автоматическая блокировка Отключение воды при отключении вентилятора Отключение насоса 4 при нижнем уровне в сборнике 5 Отключение насоса при снижении давления воды
Управление Включение и отключение насоса Включение и отключение вентилятора

Введение

Научно-технический прогресс в сельском хозяйстве связан с комплексной механизацией и внедрением средств автоматизации. Для выполнения поставленных перед сельским хозяйством задач по повышению эффективности производства необходимо широкое внедрение современных приборов и средств автоматизации, создание наиболее эффективных систем управления технологическими процессами. Новые возможности для высокоэффективной автоматизации сельскохозяйственного производства открывает применение микропроцессорных средств автоматизации в системах управления. Создаются предпосылки для применения в сельскохозяйственном производстве в больших масштабах высокопроизводительных энерго- и ресурсосберегающих технологий. Целью курса «Технические средства автоматизации» (ТСА) является изучение элементной базы систем автоматического управления технологическими процессами.

Автоматизация является одним из важнейших факторов роста производительности труда и повышения качества выпускаемой продукции. Непременным условием ускорения темпов роста автоматизации является развитие и совершенствование ее технических средств, к которым относятся все устройства, входящие в систему управления и предназначенные для получения информации, ее передачи, хранения и преобразования, а также для осуществления управляющих воздействий на объект управления. Эти воздействия осуществляются с помощью исполнительных механизмов и регулирующих органов .

Задачей данного курсовой работы является наиболее оптимальный выбор технических средств автоматизации для реализации технологического процесса абсорбционной установки. В данной работе основными регулируемыми параметрами являются: концентрация извлекаемого компонента жидкости на выходе из абсорбера; давление газа на входе в абсорбер .

1. Выбора приборов и устройств автоматического контроля и регулирования

1.1 Выбор датчика температуры

Принцип работы датчиков температуры - термопар, термоэлектрических преобразователей, термопреобразователей сопротивления ТСМ, ТСП, Pt100 основан на зависимости электрического сопротивления металлов от температуры. Термопреобразователи (термопары, термоэлектрические преобразователи) выполняют в виде катушки из тонкой медной или платиновой проволоки на каркасе из изоляционного материала, заключенной в защитную гильзу.

Датчики температуры - термопреобразователи сопротивления характеризуются параметром

где R₁₀₀ - сопротивление при 100 °С

R₀ - сопротивление при 0 °С

Для подключения термопреобразователей сопротивления используется трехпроводная схема, которая позволяет уменьшить погрешность измерения, возникающую при изменении сопротивления проводов (например, при изменении их температуры). К одному из выводов терморезистора Rt подсоединяются два провода, а третий подключается к другому выводу Rt. При этом необходимо соблюдать условие равенства сопротивлений всех трех проводов.

Термопреобразователи сопротивления (термопары) могут подключаться к прибору с использованием двухпроводной линии, но при этом отсутствует компенсация сопротивления соединительных проводов и поэтому будет наблюдаться зависимость показаний прибора от колебаний температуры проводов.

Таблица 2. Параметры линий для соединения прибора с датчиком температуры

Тип датчика температуры	Длина линии	Сопротивление линии	Исполнение линии
ТСП, ТСМ	не более 100 м	не более 10,0 Ом	Трехпроводная, провода равной длины и сечения
Термопара	не более 20 м	не более 100 О	Термоэлектродный кабель (компенсационный)

Термопреобразователи сопротивления, термопары, термоэлектрические преобразователи (ТС) относятся к параметрическим устройствам, таким как датчик температуры, поэтому всегда измерительные схемы на основе ТС должны иметь источник питания. При этом источник питания должен быть таким, чтобы разогревом чувствительного элемента за счет протекания по нему тока можно было пренебречь.

Датчики температуры подключаются к измерительной схеме соединительным кабелем, имеющим свое собственное сопротивление, которое зависит от температуры окружающей среды. Если термопреобразователь подключен по двухпроводной схеме(рис.1), то может возникнуть погрешность измерения температуры.

Рисунок 1. Двухпроводная схема подключения датчика температуры

Это объясняется тем, что в этом случае к падению напряжения на термопреобразователе прибавляется падение напряжения на сопротивлениях Rл подводящих проводов. Если изменится температура окружающей среды, то это вызовет изменение сопротивления Rл, падение напряжения на этом сопротивлении и напряжения Uвых, по которому судят о температуре объекта контроля.

Чувствительность к температуре окружающей среды можно уменьшить, добавив в измерительную систему один или два дополнительных провода, получив, таким образом трехпроводную или четырехпроводную схему включения датчика температуры (рис.2,3). По одному проводу течет постоянный ток для питания датчика температуры, по другому поступает сигнал от датчика на вход измерительного усилителя прибора, а третий провод является общим для обоих контуров.

Рисунок 2. Трехпроводная схема включения датчика температуры

Преимущество этого решения в том, что изменения сопротивления сигнального провода, например из-за колебаний температуры, не сказываются на сигнале: по измерительному проводу не протекает ток (из-за высокого входного сопротивления усилителя), и следовательно на нем нет падения напряжения. Чувствительность к внешним помехам остается неизменной.

При четырехпроводной схеме включения (рис.3) датчика температуры по двум проводам с сопротивлениями Rл1 и Rл4 к термопреобразователю подводится постоянный ток (1..5 мА), а с помощью проводников с сопротивлениями Rл2 и Rл3 от термопреообразователя на измерительный прибор отводится падение напряжения, пропорциональное сопротивлению RK (температуре объекта контроля).

Рисунок 3. Четырехпроводная схема включения датчика температуры

Если источник тока обеспечивает стабильный ток при различных сопротивлениях нагрузки, а входное сопротивление измерительного прибора достаточно велико, то результат измерения не зависит ни от температуры подводящих проводов, ни от их длины [1] .

Выберем трехпроводную схему включения датчика температуры ТСП 100,т.к. это типовое общепромышленное решение.

1.2 Выбор регистратора температуры

Измеритель- регистратор двухканальный ОВЕН 2ТРМ1 (выполняется в корпусах Н, Щ1, Щ2N, Д). Класс точности 0,5/0,25.

Два входа для измерения температуры или другой физической величины (давления, влажности, расхода, уровня и т. п.) с помощью датчиков:

- термопреобразователей сопротивления типа ТСМ и ТСП50/100, Pt100;

- термопар ТХК, ТХА, ТНН, ТЖК, ТПП(S), ТПП(R);

- датчиков с унифицированным выходным сигналом тока 0(4)..20мА, 0..5мА илинапряжения0..1В.

Два независимых канала регулирования измеряемых величин по двухпозиционному закону или аналоговому П-закону.

Регулирование и одновременная регистрация измеряемой величины при установке ЦАП 4..20мА в качестве второго выходного устройства.

Одноканальное трехпозиционное регулирование (с двумя разными уставками).

Вычисление и индикация квадратного корня из измеряемой величины (например, для регулирования мгновенного расхода).

Вычисление разности двух измеряемых величин и ее.

Программирование кнопками на лицевой панели прибора.

Сохранение заданных параметров при отключении питания.

Защита параметров от несанкционированных изменений.

Таблица 3. Характеристики измерителя - регистратора ОВЕН 2ТРМ1

Характеристики	Микропроцессорный измеритель-регулятор температуры ОВЕН 2ТРМ1
Тип датчика, в зависимости от исполнения	ТХА(K), ТХК(L), ТПП(S), ТПР(B), ТЖК(J), ТСМ (50М, 100М; б=0,00391 єC-1), ТСП (50П, 100П; б=0,00391 єC-1) унифицированный сигнал (0-5) мА, (4-20) мА, (0-10) В
Диапазон измеряемых температур,°С	по типу датчика
Вид индикации	цифровая светодиодная, 4 разряда (высота цифр 14 мм)
Разрешающая способность индикации, °С:
- для температур -80...+999,9 °С	0,1
- для температур 1000 °С и выше	1
Основная абсолютная погрешность, °С, не более:
- для ТХА(K), ТХК(L), ТПП(S), ТПР(B), ТЖК(J)	0,5
- для ТСМ, ТСП	0,25
- для унифицированного сигнала	0,25
Количество каналов измерения	1
Количество каналов регулирования	3
Закон регулирования	2-х, 3-х позиционный
Уставки	3 независимых набора
Дискретность задания уставок	равна разрешающей способности индикации
Логика работы выходных устройств	прямой гистерезис ("нагрев")
Погрешность срабатывания выходных устройств	не более разрешающей способности индикации
Индикация замыкания контактов выходных устройств	3 красных светодиода
Сохранение в энергонезависимой памяти	текущие уставки и поправки
Связь с ЭВМ	RS-232
Степень защиты от проникновения твердых предметов и воды по ГОСТ 14254-96	IP20
Материал корпуса	пластмасса
Вид климатического исполнения по ГОСТ 15150-69	УХЛ4.2
Температура окружающего воздуха, °С	0…40
Питание	~ 220 В; 50 Гц
Потребляемая мощность, Вт, не более	7
Габаритные размеры, мм, не более	48х96х145
Размер окна для установки в щите, мм	45,5х93
Масса, кг, не более	0,65

1.3 Выбор электромагнитных клапанов

Двухходовой электромагнитный клапан MV 300

Электромагнитные клапаны типа MV 300 используются, в основном, как запорные клапаны. Они управляются встроенным клапаном с электромагнитным управлением. Компактная конструкция делает их идеально подходящими для установки в местах, где свободное пространство ограничено, например, в трубопроводах. Они могут использоваться (в рамках их технических возможностей) для промышленных и коммерческих целей

Особенности:

· Высокая пропускная способность

· Малый вес

· Нет необходимости в установке импульсной связующей трубки.

· Управляющие клапаны выпускаются в двух вариантах - нормально закрытый (стандартное изделие) и нормально открытый (по заказу).

· Обслуживание и ремонт без извлечения из трубопровода

· Внутреннее и внешнее порошковые защитные покрытия, нанесенные спеканием. Использованные порошки физиологически и токсикологически безопасны.

· Встроенные цепь управления и шаровые клапаны

· Надежны и проверены

· Заменяемое седло клапана

Конструкция :

Электромагнитный клапан включает в себя:

1. Корпус с фланцами, рассчитанными на номинальное давление 16 атм.

2. Электромагнитный управляющий клапан

3. Цепь управления с шаровыми клапанами

4. Цепь управления со встроенной промываемой фильтрующей вставкой

Принцип действия :

При нулевом давлении клапан закрыт. При появлении напора вода поступает во входную секцию, повышающееся давление открывает клапан, и вода проходит в выходную секцию. Электромагнитный управляющий клапан в нормальном положении закрыт при отсутствии электропитания, поэтому давление на входе повышает давление над диафрагмой. Нарастающее давление над диафрагмой становится значительно больше давления на пластине клапана (которое также создается давлением на входе), поэтому клапан закрывается. Как только электромагнитный управляющий клапан открывается, давление в камере над диафрагмой падает до атмосферного, и давление на поверхность пластины клапана заставляет клапан открываться.

1.4 Выбор датчика нижнего и верхнего уровня

Бесконтактным выключателем (ВБ) называется выключатель, приводимый в действие внешним объектом без механического контакта выключателя и объекта. Коммутация нагрузки производится полупроводниковыми элементами. Все это обеспечивает высокую надёжность работы бесконтактных выключателей. В системах управления они, как правило, выполняют функцию датчиков обратной связи, сигнализируя о завершении выполнения конкретным элементом оборудования команды на перемещение. Но этим их применение не ограничивается. Входя в зону чувствительности бесконтактного выключателя движущийся объект вызывает его срабатывание, при этом коммутационный элемент ВБ включает или отключает ток нагрузки (до 400 мА DС или до 500 мА АС). В качестве нагрузки может быть использован вход контроллера, электронной схемы или непосредственно обмотка реле, контактора. Электрическая часть ВБ помещена в корпус из никелированной латуни или пластмассы. Для обеспечения работоспособности в экстремальных условиях эксплуатации электрическая часть герметизируется компаундом.

Классификация:

В основе классификации бесконтактных выключателей - их основные характеристики, по ним строится и система обозначений. Бесконтактные выключатели классифицируются:

1) по принципу действия чувствительного элемента : индуктивные, емкостные, оптические, ультразвуковые, магнитные немеханические;

2) по условиям установки в конструкцию : индуктивные и емкостные ВБ выпускаются утапливаемого или неутапливаемого исполнения.

Принцип действия

Ёмкостные бесконтактные выключатели (ВБЕ) имеют чувствительный элемент в виде вынесенных к активной поверхности пластин конденсатора. Упрощенная функциональная схема ВБЕ изображена на рисунке 4.

Рисунок 4. Упрощенная функциональная схема ВБЕ

Приближение объекта из любого материала к активной поверхности ведет к изменению емкости конденсатора, параметров генератора и в конечном итоге к переключению коммутационного элемента.

Расстояние воздействия емкостных бесконтактных выключателей в значительной степени определяется параметрами управляющего объекта. Чем меньше диэлектрическая проницаемость материала объекта и чем меньше его размер, тем меньше должно быть расстояние между объектом и чувствительной поверхностью датчика для его срабатывания. Расстояние воздействия измеряется с помощью нормированной пластины из стали, пластина заземляется. Пластина имеет форму квадрата со стороной, равной диаметру чувствительной поверхности датчика или тройному номинальному расстоянию воздействия Sn в зависимости от того, какая величина больше. Толщина пластины 1 мм.

Для определения фактического номинального расстояния воздействия можно использовать следующие поправочные коэффициенты, уменьшающие номинальное расстояние воздействия:

· металл -- 1,0

· вода -- 1,0

· стекло -- 0,5

· дерево -- 0,2-0,7

· масло -- 0,1

Рисунок 5. Пример установки датчика ВБЕ

ВБЕ срабатывает и от материала, находящегося за каким-либо диэлектриком, например, он будет чувствовать зерно через пластину из стеклотекстолита. В качестве иллюстрации такой работы с учетом влияния окружающего металла можно привести следующий пример применения (рисунок 5). При диаметре отверстия в металлическом резервуаре, равном тройному диаметру активной поверхности бесконтактного выключателя, он будет реагировать на зерно через стекло толщиной 18 мм, а при диаметре отверстия в резервуаре, равном двойному диаметру активной поверхности -- через стекло толщиной 6 мм.

Условия эксплуатации

Реальные условия эксплуатации бесконтактных выключателей на оборудовании достаточно жесткие, воздействия разносторонние. С другой стороны, бесконтактные выключатели являются электронными устройствами, и это накладывает ограничения на условия эксплуатации. Если ВБ имеет регулировку расстояния срабатывания, то при монтаже производится настройка на конкретные условия. Остальные ВБ не требуют обслуживания. Проектируя размещение индуктивных и емкостных ВБ на оборудовании, следует учитывать влияние окружающего демпфирующего материала. При разработке изделий ВБ приняты специальные меры для того, чтобы они не выходили из строя при некачественном питании, перегрузках или ошибках обслуживающего персонала. Все ВБ постоянного тока имеют защиту от ошибки полярности напряжения питания. Значительная часть изделий имеет встроенные ограничители напряжения. Кроме того, применяется встроенная защита от перегрузки по току и от короткого замыкания нагрузки.

Таблица 4. Технические характеристики ВБЕ

Технические характеристики
Принцип действия		Емкостные бесконтактные выключатели
Исполнение		Погружное исполнение
Длина чувствительного элемента, мм		100
Способ подключения		Встроенный кабель со штуцером для крепления защиты кабеля. Длина по умолчанию 2 м. Наружный диаметр штуцера 9 мм.
Вид корпуса		Металлический корпус с штыревым чувствительным элементом
Функциональные параметры
Частота срабатывания, Гц		10
Задержка готовности, мс		200
Мгновенное срабатывание (без дребезга)		П. 7.2.1.14
Электрические параметры
Схема подключения		PNP выход постоянного тока (3 или 4 вывода)
Функция коммутационного элемента		ИЛИ (и НО и НЗ)
Наличие индикации и защиты выхода от перегрузок		Есть индикация срабатывания, бистабильная защита от прегрузок, короткого замыкания нагрузки и защита от выбросов напряжения
Наличие регулировок		Регулировка чувствительности
Диапазон номинальных напряжений питания, В		12 - 24 В
Диапазон рабочих напряжений питания, В		10 - 30 В
Падение напряжения для ВБ постоянного тока (3 или 4 вывода), В		2
Номинальный ток для ВБ постоянного тока, мА		200
Минимальный рабочий ток для ВБ постоянного тока (3 или 4 вывода), мА		0,1
Остаточный ток для ВБ постоянного тока (3 или 4 вывода), мА		0,01
Собственный ток потребления для ВБ постоянного тока (3 или 4 вывода), мА		25
Наличие герметизации и класс изоляции		Класс II
Испытательное напряжение проверки изоляции для ВБ постоянного тока, В		500

1.5 Выбор датчиков расхода продукта

По заданию требуется установка двух датчиков. Первый ставим на расход пара СВП, второй на расход воды ДРКH4.

Счетчик пара СВП

Счётчик пара СВП предназначен для измерения объёма (массы) пара, а также количества тепловой энергии, переносимой паром.

Измеряемая среда - насыщенный или перегретый пар с параметрами:

- температура : 100 - 250°С ; - рабочее давление : 1,6; 2,5 Мпа .

Счётчик пара состоит из:

· датчика расхода газа (пара) вихревого ДРГМ,

· датчика расхода конденсата ДРЖИ,

· датчиков температуры, давления с электрическим выходным сигналом 0-5 мА или 4-20 мА,

· блока контроля теплоты микропроцессорного БКТ.М.

Таблица 5. Технические характеристики СВП

Датчик расхода преобразует объём проходящего пара при рабочем давлении в последовательность электрических импульсов ценой каждого 1x10-3 или 0,1x10-3 м³/имп в зависимости от типоразмера.

Датчик расхода может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от - 40 до + 50°С.

· Основная относительная погрешность датчика расхода ДРГМ %, не более: ±1,5% - в диапазоне расходов от Qmin до 0,1·Qmax и от 0,9·Qmax до Qmax;±1,0% - в диапазоне расходов от от 0,1·Qmax до 0,9·Qmax.

· Основная относительная погрешность счетчика пара, %, не более: ±3,0% - в режиме измерения массы пара;±4,0% - в режиме измерения количества тепла.

· Потребляемая мощность, В·А, не более - 25.

· Масса датчика расхода, кг, не более - 8.

· Масса блока БКТ.М, кг, не более - 8.

· Длина линии связи между блоком БКТ.М и датчиками до 200 м.

1.6 Датчик расхода воды корреляционный ДРКH4

Датчик ДРК-4 предназначен для измерения расхода и регистрации объема воды в полностью заполненных трубопроводах. По согласованию с изготовителем возможно применение и для других жидких сред (растворов солей, кислот и т.п.). Датчик ДРК-4 используется как в технологических целях, так и в целях коммерческого учета, в системах тепло- и водоснабжения.

Основные преимущества:

- отсутствие сопротивления потоку и потерь давления;

- возможность монтажа первичных преобразователей на трубопроводе при любой ориентации относительно его оси;

- коррекция показаний с учетом неточности монтажа первичных преобразователей;

- сохранение информации при отключении питания в течение 10 лет;

- беспроливной, имитационный метод поверки;

- межповерочный интервал - 4 года.

1.7 Принцип действия и конструкция датчика

Рис.6. Блок-схема датчика

Принцип действия датчиков ДРК-4 основан на корреляционной дискриминации времени прохождения случайными, например, турбулентными флуктуациями расстояния между двумя парами ультразвуковых акустических преобразователей АП1-АП4, АП2-АП3. Это время транспортного запаздывания и является мерой расхода контролируемой среды, движущейся по трубопроводу. Во время работы акустические преобразователи (АП1-АП4), возбуждаемые генераторами ультразвуковой частоты (ГУЧ1 и ГУЧ2), излучают ультразвуковые колебания. Эти колебания, пройдя через поток жидкости, порождают вторичные электрические колебания на АП.

Из-за взаимодействия встречных ультразвуковых лучей с неоднородностями потока, обусловленными, например, турбулентностью этого потока, электрические колебания на АП оказываются модулированными. Эти колебания поступают на фазовые детекторы (ФД1 и ФД2) и далее на корреляционный дискриминатор (КД), управляемый микропроцессором.

В результате корреляционной обработки определяется время транспортного запаздывания, по которому микропроцессор производит вычисление периода выходных импульсов и их формирование. Далее КД определяет объем нарастающим итогом, мгновенный расход, время наработки и выводит информацию на индикатор. Выходные импульсы преобразователя ДРК-4ЭП могут передаваться для дополнительной обработки на тепловычислитель, счетчик-интегратор либо оконечный преобразователь ДРК-4ОП, который формирует унифицированный токовый выходной сигнал 0-5, 4-20 мА, пропорциональный мгновенному расходу.

Конструктивно датчик ДРК-4 состоит из:

· комплекта первичных преобразователей ДРК-4ПП,

· электронного преобразователя ДРК-4ЭПХХ* и оконечного преобразователя ДРК-4ОП (только для исполнения "В").

Комплект первичных преобразователей состоит из 4-х акустических преобразователей ДРК-4АП с соединительными кабелями длиной 3 м и 4-х штуцеров для монтажа их на трубопроводе.

Электронный преобразователь ДРК-4ЭПХХ и оконечный преобразователь ДРК-4ОП выполнены в пластмассовых корпусах. В корпусе ДРК-4ЭПХХ размещены платы ГУЧ, ФД и КД, который включает в себя коррелятор, микропроцессор, энергонезависимую память (RAM), блок формирования выходного импульсного сигнала, RS232 для связи с компьютером.

ДРК-4ОП включает в себя :

· устройство гальванической развязки входных цепей с источником питания и выходными цепями,

· блок питания 220 В, 50 Гц,

· цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) для формирования унифицированного токового выходного сигнала 0-5, 4-20 мА,

· контроллер блока индикации, RS485.

Контроллер блока индикации суммирует входные импульсы, вычисляет накопленный объем нарастающим итогом и мгновенный расход, выводит эту информацию на индикатор, формирует двоичный код, характеризующий мгновенный расход, который вводится в ЦАП, формирует архив.

Кроме того, в корпусах электронного и оконечного преобразователей размещены: плата с контактными колодками, закрытая фальшпанелью, гермовводы для внешних кабелей (на боковой стенке). Непосредственно под крышкой ДРК-4ОП размещена плата блока индикации.

На лицевой панели оконечного преобразователя установлены кнопки управления прибором в режимах "работа" или "программирование" и индикатор.

Основные технические характеристики

* Внутренний диаметр трубопровода - от 80 до 4000 мм

* Динамический диапазон 1:100

* Пределы измерений расхода, цена импульсов, пределы измерений скорости потока - см. табл.1

* Предел допускаемой относительной погрешности измерений объема и расхода по импульсному сигналу и индикатору

±1,5 - при скоростях потока 0,5...5 м/с; ±2,0% - при скоростях 0,1<V<0,5; 5<V<10 м/с.

* Предел допускаемой приведенной погрешности измерений расхода по токовому сигналу

±1,5 - при скоростях потока 0,5...5 м/с; ±2,0% - при скоростях 0,1<V<0,5; 5<V<10 м/с

* Выходные сигналы: токоимпульсный (ТИ):

- амплитуда (10±3) мА при сопротивлении нагрузки не более

500 Ом.

"замкнуто-разомкнуто" (оптопара, ОП):

- напряжение коммутации - не более 30 В;

- допускаемый ток коммутации - не более 100 мА;

унифицированный токовый (опция):

- 0-5 мА, сопротивление нагрузки - не более 2 кОм;

- 4-20 мА, сопротивление нагрузки - не более 500 Ом; интерфейс RS232; интерфейс RS485 (опция)

* Длительность импульса числоимпульсных выходных сигналов

- не менее 125 мс

* Цена импульса выбирается из ряда 0,01; 0,1; 1,0; 100 м³/имп., но не должна быть меньше значения 1,4-10^-4 Fmax, где Fmax - максимально возможный расход в трубопроводе

* Цена импульса, длительность импульса выходного сигнала, тип и калибровка унифицированного токового выходного сигнала устанавливаются пользователем при программировании

* Индицируемая информация в режиме измерений:

- время наработки, ч;

- мгновенный расход F, м³/ч;

- суммарный объем V, м³;

- код нештатной ситуации (НС) - при возникновении

* Вывод информации на индикатор осуществляется попеременно друг за другом через 1 мин. Разрядность индикатора - 8 разрядов

Условия эксплуатации

* ДРК-4 предназначены для эксплуатации в следующих условиях по ГОСТ 12997:

температура окружающего воздуха:

- для ПП и ЭП -40...50°С

- для ОП 5...50°С

относительная влажность воздуха для ПП, ЭП, ОП до 95% при t = 35°С

* ДРК-4ПП устойчив к воздействию вибраций в диапазоне частот от 5 до 80 Гц с амплитудой смещения 0,15 мм (гр.Ы4 по ГОСТ 12997), ЭП - в диапазоне частот от 5 до 25 Гц с амплитудой 0,1 мм (гр.1_3).

* Степень защиты от пыли и воды IP54.

Рис.7. Схема электрических соединений ДРК-4

1.8 Выбор датчика давления

В данной работе нужно выбрать два измеряющих датчика давления. Первый датчик измеряет давления воды в трубопроводе. Второй датчик измеряет давления продукта на выходе из абсорбера . В качестве измерительного устройства используем датчик давления FCX-AII. Датчик абсолютного давления FCX-AII (штуцерный тип) точно измеряют абсолютное давление и и преобразуют его значение в пропорциональный выходной сигнал 4-20 мА. Конструкция датчиков давления основана на использовании уникальных микроемкостных измерительных элементов, прошедших микрообработку и выполненных в соответствии с самыми передовыми микропроцессорными технологиями, которые обеспечивают исключительные технические характеристики и функциональные возможности.

Характеристики :

· Высокая точность

· Минимум обслуживания

Обеспечение точности на уровне 0.2% для всех откалиброванных диапазонов является стандартным свойством. Высокая точность обеспечивается полупроводниковым микроемкостным измерительным элементом Fuji для всех диапазонов калибровки, как расширенных, так и сжатых, без дополнительной настройки.

Электронный блок, модуль связи, локальные индикаторы и корпус электроники являются взаимозаменяемыми у всех датчиков серии

FCX-AII.

Температурные ограничения:

Температура окружающей среды: от - 40 до +85°C;

Хранение: От - 40 до +90°C.

Ограничения по относительной влажности:

Относительная влажность: От 0 до 100%.

Стабильность:

±0.2% от верхней границы диапазона в течение 10 лет. (В случае, когда в 6 разряде кодовой идентификации указывается “3” или “4”.)

Влияние температуры:

Влияние при перепаде температуры в 28°C в пределах от 40°C до 85°C

Влияние выхода за границы диапазона:

Смещение нуля: 0.3% ВГД для любых давлений, выходящих за границы диапазона, и ограничено максимальным значением выхода за диапазон.

Скорость обновления (актуализации) : каждые 60 миллисекунд.

Переходная характеристика :

Временная константа: 0.08 секунд (при температуре равной 23°C);

Время запаздывания: 0.12 секунд (без электрического демпфирования);

Рис.8 Схема электрических соединений FCX-AII

1.9 Выбор регистратора давления

РДА (устьевой манометр) предназначен для измерения и регистрации давления, а также регистрации изменений температуры рабочей или окружающей среды в автономном режиме в системах автоматического контроля производственных процессов в технологических установках нефтегазодобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий, предприятийтеплоэнергетикииводоснабжения.

РДА изготавливается во взрывозащитном исполнении с уровнем взрывозащиты: "взрывонепроницаемая оболочка", по категории взрывоопасных смесей относится к группе IIВ по ГОСТ Р51330.0-99 и температурномуклассуТ6(2ЕхdIIBT6).

По защищенности от воздействия окружающей среды РДА соответствует степенизащитыIP67поГОСТ14254-96.

По устойчивости к климатическим воздействиям РДА соответствует группе Д1 по ГОСТ 12997-84, но для работы при температуре окружающей среды от-40до+70°С.

По устойчивости к механическим воздействиям РДА соответствует группе N1поГОСТ12997-84.

РДА сертифицирован как средство измерения давления класса 0,1 и имеет обязательный сертификат взрывозащиты, а наша организация имеет все разрешительные документы и лицензии на его производство, применение, обслуживаниеиремонт.

Считывание информации с прибора производится: на точке исследования с помощью адаптера с инфракрасным каналом; в лабораторных условиях непосредственно в компьютер.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Верхний предел диапазона измерения избыточного давления от 1,6

до 60МПа.

Погрешности измерения избыточного давления ±0,1%.

Разрешающая способность по давлению не ниже 0,002%.

Диапазон регистрации температуры от минус 40 до 70 °С.

Разрешающаяспособностьпотемпературе0,02°С.

Количествоточекизмерениядо256000.

Времяхраненияинформации10лет.

Напряжениепитания6±1,5В.

Максимальнаяпотребляемаямощность20мВт.

Допустимая концентрация сероводорода в контролируемой среде до 30%.

Габаритные размеры: диаметр 80 мм, длина 245 мм.

Масса 1,9 кг.

1.10 Выбор регулятора концентрации жидкости

Отличительные особенности ПКГ-4-К-Р-МК-4Р-2А

- наличие USB интерфейса связи с компьютером;

- наличие четырех встроенных устройств коммутации (реле) для управления внешнимиисполнительнымиустройствами;

- отображение параметров регулирования на передней панели блока измеренияииндикации;

- объём памяти статистики до 30 тысяч точек записи;

- наличие нескольких режимов управления: логическое, по гистерезису, ПИД-управление. Программа управления может содержать свыше 500 «шагов», длительность каждого «шага» до 36 часов;

- наличие двух аналоговых выходов 4…20, 0…5, 0…20 мА с возможностью управления по ним. Исполнение измерительных преобразователей в металлическом корпусе или в виде металлической проточной камеры. Расстояние между прибором и преобразователем также может быть до 1км.

Таблица 5 . Технические характеристики ПКГ-4-К-Р-МК-4Р-2А

Диапазон измерения кислорода, % об. доли	0…30 (0…100*)
Абсолютная погрешность измерения О2, при 20°С, % об.доли	±0,5 (±1*)
Питание прибора	220±10 В, 50±1 Гц
Виды сигнализации	звуковая, индикаторная
Количество порогов сигнализации	2
Количество точек накопления статистики	30000
Срок службы датчика, лет, не менее	5
Условия эксплуатации: - температура воздуха, °С - относительная влажность (без конденсации), % - атмосферное давление, кПа	-40…+50 30…98 84…106,7
Удаление измерительного зонда от прибора, м.	10 (1000**)
Габаритные размеры измерительного блока, не более, мм	176Ч172Ч68
Масса измерительного блока, не более, кг	1
Связь с компьютером	RS-232, RS-485, USB

2. Технические характеристики контроллера

Характерные особенности системы серии "Альфа-2" [5].

1)Сообщения, выводимые на дисплей, и данные функционального блока.

В контроллере серии "Альфа-2" имеется возможность отображать на жидкокристаллическом дисплее рабочее состояние и состояние аварийного сигнала в виде сообщения. Обеспечивается отображение следующего содержания, с использованием функционального блока отображения. Значения, установленные для отображаемых таймеров и счетчиков может быть изменено в режиме РАБОТА (RUN).

-Общее количество символов на жидкокристаллическом дисплее: 12 символов х 4 строки

-Выводимые на дисплей виды информации: Сообщение, значение (текущее или установленное) для таймера и счетчика, аналоговые величины и т. д.

Программирование в режиме работы с персональным компьютером выполняется быстро и легко. Программное обеспечение AL-PCS/WIN-E для Windows способно создавать и сохранять программы. Программирование может осуществляться с использованием наглядного метода, при котором используются линии, соединяющие функциональные блоки в окне программирования. Также имеется возможность выполнять непосредственное программирование с использованием клавишей, расположенных на передней панели контроллера "Альфа-2".

Изображение на жидкокристаллическом экране пересылается по GSM модему.

Контроллеры серии "Апьфа-2" способны пересылать изображение, выводимое на жидкокристаллический дисплей, в виде сообщения, передаваемого по электронной почте с использованием GSM модема. Пользователь может следить за состоянием выполнения прикладной задачи при помощи доступа к диагностическим сообщениям, посылаемым по электронной почте через GSM модем.

Связь с компьютером поддерживается при помощи специализированного протокола. Контроллер серии "Альфа-2" поддерживает связь с компьютером (с помощью специализированного протокола). Специализированное по задачам пользователя прикладное программное обеспечение, при использовании линии связи с компьютером, дает возможность изменять плановые данные, параметры внутри функциональных блоков, и обеспечивает контроль состояния при выполнении прикладной задачи.

Усовершенствованная функция часов.

Еженедельный таймер и функции календарного таймера имеют множество переключателей, которые могут быть установлены на разные моменты срабатывания, и обеспечивают широкие возможности управления с временной зависимостью.

6)Аналоговый вход, 0 - 10В/0 - 500, -50 ° С - 200 ° С (датчик РТ 100), -50 °С - 450°С(термопара К-типа):

Вход пост, тока контроллера серии "Альфа-2" может воспринимать сигналы 0 - 10 В при разрешающей способности 0 - 500.

7)Аналоговый выход, 0 - 4000/0 - 10, 0 - 200 / 4 - 16 мА:

Контроллер серии "Альфа-2" может генерировать выходные сигналы в виде напряжения и тока.

8)Высокоскоростной счетчик, максимум 1 кГц

Контроллер серии "Альфа-2" имеет высокоскоростные счетчики (максимум две позиции) при использовании блоков AL2-4EX (EI1, EI2).

9) Высокие возможности по величине выходного тока.

Таблица 7. Высокие возможности по величине выходного тока

10) Встроенное электрически-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство. Наличие встроенного электрически-стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства исключает необходимость использовать аккумулятор для сохранения данных.

11) Поддержка 6-ти языков.

В контроллере серии "Альфа-2" имеется поддержка 6-ти языков (английского, немецкого, французского, итальянского, испанского, а также шведского). Язык для отображения информации на дисплее может быть выбран в ВЕРХНЕМ МЕНЮ (TOP MENU).

Таблица 8 . Расширительные модули/Адаптеры

На основании оборудования и датчиков, мы выбираем контроллер AL2-24MR-D.

Технические характеристики контроллера AL2-20MR-D

Параметры источника питания.

Таблица 9. Параметры источника питания.

Наименование	Код	Значения параметров
Источник питания	AL2-*"-D	24 В пост, тока, + 20% -15%
Максимальная продолжительность кратковременного перерыва в подаче электропитания	AL2-*"-D	5 мс
Пусковой ток	AL2-***-D, 24 В пост, тока	<7,0А
Максимальное потребление электроэнергии	AL2-24MR-D, 28,8 В пост, тока	9,0 Вт
Типичное значение потребления электроэнергии (без специальных соединительных модулей)	AL2-24MR-D, 24 В пост, тока	При всех включенных блоках ввода/вывода -5,0 Вт; При всех выключенных блоках ввода/вывода -1,0 Вт

Характеристики входных цепей.

Таблица 10. Характеристики входных цепей переменного тока.

Таблица 11 . Характеристики входных цепей постоянного тока.

Таблица 12. Характеристики аналоговых входных цепей.

Характеристики выходных цепей.

Таблица 13. Характеристики выходных цепей с переключающими реле.

Общие характеристики.

Таблица 14 . Характеристики защиты от воздействия окружающей среды и электрические характеристики.

Таблица 15. Характеристики защиты от воздействия окружающей среды и электрические характеристики.

Выбор модуля расширения

AL2-2PT-ADP - Аналоговый модуль расширения значительно увеличивает диапазон применения контроллеров ALPHA 2. Данный модуль позволяет измерять температуру. AL2-2PT-ADP подключается к датчикам температуры Pt100 для преобразования считанных значений температуры в аналоговые сигналы (0-10 В).

Технические характеристики:

1. Конструкция: пластиковый корпус

2. Вид монтажа: монтаж на DIN рейку

3. Степень защиты: - IP20

Аналоговый ввод: каналов аналогового ввода: (всего:2)

4. Типы подключаемых датчиков:- Термометры сопротивления Pt100 (-50.+200)

5. АЦП:

6. Частота выборки:-5 Гц

7. Погрешность: -1.5...+1.5 %

8. Аналоговый вывод: к аналов аналогового вывода: -2

9. ЦАП:

10. Скорость вывода данных:-50 Гц

11. Диапазоны выходного сигнала:

12. По напряжению:-0...10 В

13. Таймеры: сторожевой таймер: да

Управление и индикация:

Индикаторы: светодиоды

Питание: напряжение питания: -+24В (+20% - 15%)

Потребляемая мощность: 1 Вт

Напряжение пробоя изоляции: 500 В

Сопротивление изоляции: 7 мОм

Условия эксплуатации:

Температура: -25...+55 °С

Влажность: 35...85 (без конденсата)

Вибрация: 1 G (57-150 Гц 80 минут по осям X, Y, Z)

Удар: 15 G (3 удара длительностью 11 мс по осям X, Y, Z)

Выбор блока питания

Блок питания ALPHA POWER 24-1

Краткое описание - Блок питания ALPHA POWER разработан компанией Mitsubishi Electric для оптимизации питания компактных программируемых логических контроллеров (ПЛК) серии ALPHA. Однако его функциональные возможности позволяют говорить о нем не только как об узкоспециализированном устройстве. Он может обеспечивать надежное питание как ПЛК ALPHA, так и любого другого оборудования, требующего питания постоянным током - 24В DC. Широкий диапазон входного напряжения ALPHA POWER 85-264 В AC/45-65 Гц и 110-360 В DC позволяет обеспечить надежность питания практически в любой сети. А благодаря своим компактным размерам (71х90х57,8 мм), он удобно размещается даже в небольшом распределительном щите или пульте управления. Диапазон рабочих температур -25…+55 °С при влажности <95% (без конденсата) дает возможность эксплуатировать этот источник питания вне помещений. ALPHA POWER может успешно применяться в тех сетях, где возможны длительные падения напряжения или кратковременные отключения питания. Мощные конденсаторы позволяют при полной нагрузке сглаживать отключения питания длительностью более 20 миллисекунд. В целях увеличения мощности или реализации резервирования можно осуществлять параллельное подключение двух источников питания. Кроме того, ALPHA POWER имеет температурную защиту от перегрузки.

Спецификация на выбранные средства автоматизации

Позиция	Наименование и техническая характеристика	Тип	Количество	Примечания
9,13	Датчик уровня	ВБЕ-Ц30	2
3	Датчик температуры	ТСП-100	1
4	Регулятор температуры	ОВЕН 2ТРМ1	1
1,10,11	Датчик давления	FCX-AII	3
2,12	Регулятор давления	РДА	2
5	Датчик концентрации	KDS-1038	1
14	Датчик расхода и регистрации	ДРКH4	1
18	Датчик расхода	СВП	1
6	Регулятор концентрации жидкости	ПКГ-4-К-Р-МК-4Р-2А	1
-	Магнитный пускатель	ПМ-12-040200	3
-	Эл. двигатель	АИР112 М4	4

Заключение

В данной работе была спроектирована абсорбционная установка для извлечения этилового спирта из его смеси с воздухом. Был осуществлён выбор приборов и устройств автоматического контроля и регулирования абсорбционной установки , и на основании этого оборудования и датчиков был выбран контроллер AL2-24MR-D.

Для извлечения этилового спирта из его смеси с воздухом в качестве поглотителя была использована вода, так как вода является наиболее выгодным с экономической и химической точки зрения поглотителем.

Курсовой проект включает 2 чертежа: 1 - Схема подключения к контроллеру; 2 - Схема автоматизации .

Литература

ГОСТ 3044-94. Преобразователи термоэлектрические. Номинальные статические характеристики преобразования.

ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления ГСП.

Клюев, А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справ пособие / А.С. Клюев [и др.]; под ред. А.С. Клюева. - Москва: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.

Петров, И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности. - М.: Агропромиздат, 1985.

Якубовская, Е.С. Автоматизация технологических процессов: практикум / Е.С.Якубовская, Е.С.Волкова. - Минск: БГАТУ, 2008. - 320с.

СТП БГАТУ 01.12.06 Стандарт предприятия. Общие требования к организации проектирования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ): нормативное производственно-практическое издание. - Минск: БГАТУ, 2007. - 144 с.

7. «Альфа-2» простой прикладной контроллер. Руководство по аппаратной части.

Размещено на Allbest.ru

...