Главная Коллекция "Revolution" Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника АСУ нефтехимического производства

АСУ нефтехимического производства

Разработка функциональной схемы автоматизированной системы управления технологическим процессом с помощью отечественных средств автоматизации. Моделирование системы с помощью инструментальной системы Unity Pro. Основные средства оперативного управления.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 14.01.2018
Размер файла 803,6 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

18

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. ТУПОЛЕВА - КАИ

(КНИТУ-КАИ)

Кафедра автоматики и управления

дисциплина "Технические измерения и информационно-измерительная техника в энергоснабжении"

на тему: "АСУ нефтехимического производства"

Курсовой проект

Выполнила студент группы 3339: Хазиева Э.И.

Преподаватель Марданов Р.Ф.

Казань, 2016

Содержание

  • Задания на курсовое проектирование
  • 1. Автоматизируемое технологическое оборудование
  • 2. Автоматизируемая технология (взрыво-пожаробезопасна)
  • 3. Требуемые средства оперативного управления
  • 4. Требуемые функционально-метрологические характеристики
  • 5. Особенности моделирования функционирования разработанной схемы автоматизации
  • Этапы моделирования ТП
  • Блок-схема
  • Текст программы на языке ST
  • Вискозиметр ВПЖ-4, ВПЖТ-4
  • Расчет погрешностей
  • Вывод
  • Список литературы

Задания на курсовое проектирование

Общее задание:

1. Разработать функциональную схему АСУ ТП, отдав предпочтение отечественным средствам автоматизации и выбрав приборы, обеспечивающие:

заданную основную погрешность всей системы.

требуемые возможности оперативного управления,

требуемые функционально-метрологические характеристики.

2. Промоделировать функционирование системы с помощью инструментальной системы Unity Pro (компании Schneider Electric), изученную на лабораторных работах и выбрав любой управляющий ПЛК, например, типа М-340.

1. Автоматизируемое технологическое оборудование

Состав:

S_A:

1) Основной трубопровод Трубопр-0 диаметром 80мм с жидким химическим продуктом А, с объемным расходом 15л/сек и изменяющейся до 30*10-3 Па*с кинематической вязкостью.

2) Дискретно действующий открытый клапан V_D4 обеспечивает подачу продукта на технологический прибор S_A непрерывного определения его кинематической вязкости.

3) Техвискозиметр состоит из цилиндрической трубы диаметром 25мм и длиной 150мм с сужением на конце диаметра до 10мм.

3) Периодически (через 30 мин) техвискозиметр промывается специальной жидкостью.

4) Промывочная жидкость подается насосом P_L1, подключаемым к электросети ~220В тумблером К_Э1

5) Дискретно действующие закрытые клапаны V_D4, V_D7 предотвращают попадание промывочной жидкости в продукт А.

6) Дискретно действующие открытые клапаны V_D5, V_D6 подают промывочную жидкость в техвискозиметр.

7) Дискретно действующие клапаны S_AV1, S_AV2, S_AV3 в открытом состоянии соединяют основной трубопровод с распределительными трубопроводами Трубопр-1, Трубопр-2, Трубопр-3 соответственно.

автоматизированная система управление оперативный

8) По каждому распределительному трубопроводу транспортируется продукт А с определенной вязкостью, значение которой определяется вискозиметром

9) Технологическая схема содержит датчики:

· техновискозиметр: S_D1, S_D2 - дискретные (емкостные) сигнализаторы уровня,.

· технологические счетчики расхода продукта А для каждого распределительный трубопровода в составе: S_AV1, S_AV2, S_AV3 - аналоговые расходомеры для жидкостей и суммирующего контроллера,

2. Автоматизируемая технология (взрыво-пожаробезопасна)

1) Принцип действия техвискозиметра:

· при открытии клапана V_D4 прибор заполняется со скоростью 1л/с до срабатывания верхнего сигнализатора уровня,

· после закрытия этого клапана продукт А сливается из прибора до срабатывания нижнего сигнализатора уровня,

· определяется время опорожнения прибора Т, обратно пропорциональное относительной кинематической вязкости ОКВ продукта А: ОКВ = 1/Т

· далее процесс повторяется,

2) В реакторе при открытом дискретно действующем клапане V_D4 в техвискозиметре производится постоянное измерение ОКВ жидкого продукта A.

2) Продукт:

с ОКВ 0.5 ± 0.2 направляется в трубопровод Трубопр-1,с ОКВ 0.9 ± 0.2 направляется в трубопровод Трубопр-2,с ОКВ 1.3 ± 0.2 направляется в трубопровод Трубопр-3,3) При автоматической периодической промывке техвискозиметра:

· клапаны V_D1, V_D2, V_D3, V_D4 закрываются,

· клапаны V_D5, V_D6 открываются,

· включается насос P_L1.

Промывание вискозиметра производится в течение 20 сек.

4) По завершению промывания:

· клапаны V_D5, V_D6 закрываются,

· клапан V_D1 открывается,

· проводится измерение вязкости,

· открывается клапан распределительного трубопровода, соответствующий измеренному значению.

5) Возможна ручная инициация режима промывки (специальной кнопкой)

6) Текущие значения расхода продукта А в распределительных трубопроводах измеряются соответствующими объемными расходомерами.

7) Объема продукта А в распределительных трубопроводах определяются суммированием показаний расходомеров.

3. Требуемые средства оперативного управления

1) Предусмотреть 2 щита управления:

· электротехнический (кнопочно - светосигнальный),

· компьютерно-дисплейный (удаленный).

2) Электротехнический щит должен содержать:

2.1) 2-позиционный переключатель (тумблер) ПУСК/ОСТАНОВ системы.

При ОСТАНОВе:

· закрыть все клапаны,

· включить красный сигнальный светодиод "ОСТАНОВ".

При ПУСКе:

· открыть клапан V_D4,включить зеленый сигнальный светодиод "ПУСК".

2.2) Свето-цветовая сигнализация состояния клапанов:

· клапаны распределительных трубопроводов: включение зеленых светодиодов "Открыт" и красных светодиодов "Закрыт"

· клапан V_D7 - в открытом состоянии - включение зеленого светодиода "Измерение"

· клапан V_D4 - в закрытом состоянии, а клапаны V_D5 V_D5 - в открытом состоянии - включение желтого светодиода "Промывка"

2.3) Кнопка без фиксации "Промывка"

2.4) Звуковой сигнализатор:

· нормальное протекание процесса - периодический (5сек) короткий сигнал 0.5сек.

3) Компьютерно-дисплейный щит (пульт) должен содержать:

· виртуальную копию средств электротехнического щита

· возможность переключения управления электротехнического щита на дисплейный,

· символьная индикация (8 символов с точностью 0.001) текущего расхода по распределительным трубопроводам "Текущий расход, л/сек)",

· символьная индикация (8 символов с точностью 1) суммарного за смену расхода по распределительным трубопроводам"Суммарный расход, м3/сек)",,

· символьная индикация (8 символов с точностью 0.1) текущего значения вязкости "Текущая отн вязкость",

· возможность получения всех графиков текущих значений измеряемых и суммарных величин.

4. Требуемые функционально-метрологические характеристики

Обеспечить основную погрешность распределения продукта А по относительной вязкости не более 2%.

5. Особенности моделирования функционирования разработанной схемы автоматизации

При имитационном моделировании исследовать правильность функционирования разработанной схемы автоматизации, обеспечив виртуальный ввод расхода продукта А и его относительной вязкости в заданных пределах.

Таблица 1. Спецификация технических средств автоматизации

№

Обозначение

Предел. рабочее значение параметра

Место

установки

Наименование и характеристика

Тип

Завод изготовитель или поставщик

Примечание

1

V_D1

V_D2

V_D3

V_D4

V_D7

По месту

Клапан регулирующий. Ду = (10-300) мм; Ру = 1,6 (2,5; 16,0) МПа; температура регулируемой среды от - 40 до 500 0C; температура окружающей среды от - 40 до +600C.

КМР

Компания ООО ПНФ "ЛГ автоматика", г. Москва

Каталог 2015

2

V_D5

V_D6

По месту

Клапан отсечный, запорный. Ду = (10-300) мм; Ру = 1,6 (2,5; 16,0) МПа; температура регулируемой среды от - 40 до 500 0C; температура окружающей среды от - 40 до +600C.

КМО

Компания ООО ПНФ "ЛГ автоматика", г. Москва

Каталог 2015

3

S_A

По месту

Вискозиметр капиллярный стеклянный типа ВПЖ предназначен для определения кинематической вязкости непрозрачных жидкостей (какими чаще всего являются нефти). В вискозиметрах типа ВНЖ производятся измерения не времени истечения жидкости по капилляру, а измерения времени заполнения жидкостью приемного резервуара (сначала нижнего, затем верхнего). Это вискозиметры обратного тока.

d капилляра=3,55 (мм) Номинальное значение постоянной К=10 (мм2/с2) Диапазон измерений вязкости от 2000 до 10000 включительно (мм2/с)

ВПЖ-4

ООО "Экохим", г. Санкт-Петербург

Каталог

2016

4

P_L1

4,2 м3/ч

По месту

Циркуляционный насос DAB VA 65/130. Производительность: от 0,5 до 4,2 куб. м. /ч, напор: до 6,3 м водяного столба. Максимальное рабочее давление: 10 бар

Компания "Dab Pump" г. Италия

Каталог 2014

5

S_AV1

S_AV2

S_AV3

На щите

Электромагнитный расходомер. Ду от 15 до 200; Давление измеряемой среды до 4,0 МПа; Измеряемые среды: жидкости с электропроводностью не менее 5мкСм/см; Выходные сигналы: 4-20 мА c HART-протоколом, частотно-импульсный.

Метран-370

ООО "Эмерсон", г. Москва или Промышленная группа "Метран", г. Челябинск

Каталог "Метран",

2016

6

K_Э1

?380 В

По месту

Магнитный пускатель с управлением на переменном токе. U=380 B

ПМЛ-400

ЗАО

Теплоавтоматика, г. Москва.

Каталог 2006

Этапы моделирования ТП

Для того чтобы облегчить моделирование, разделим весь ТП на этапы:

Этап 1: заполнение продуктом А со скоростью 1л/с до срабатывания верхнего сигнализатора уровня;

Этап 2: продукт А сливается из прибора до срабатывания нижнего сигнализатора уровня,;

Этап 3: определяется время опорожнения прибора Т и производится постоянное измерение ОКВ жидкого продукта A.

Этап 4: Продукт:

с ОКВ 0.5 ± 0.2 направляется в трубопровод Трубопр-1,с ОКВ 0.9 ± 0.2 направляется в трубопровод Трубопр-2,с ОКВ 1.3 ± 0.2 направляется в трубопровод Трубопр-3,Этап 5: Промывание;

Этап 6: Выдерживание (20 сек.);

Этап 0: Слив.

Обозначим переменные:

1. V_D1-7 - клапаны, дискретные [BOOL];

2. К_Э1 - автоматический выкл. /вкл. [EBOOL];

3. S_AV1-3 - аналоговые объемные расходомеры [EBOOL];

4. S_A - вискозиметр [int, R].

Блок-схема

Текст программы на языке ST

If pusk=1 then

If stop=1

then pusk: =0

End_if;

If (Etap=7?Etap=0) ?S_D2=1

then Etap: =1; V_D4: =1; tu#: =0 /*tu# - установка */

End_if;

If Etap=1?S_D1=1

then Etap: =2; V_D4: =0; t1: =0 /*t1 - засекаем время падения шарика */

End_if;

If Etap=2?S_D2=0? V_D7=1

then Etap: =3; t2=tt#; V_D7: =0 /*t2 - tтекущая*/

End_if;

If Etap=3? OKB=0,5±0,2 /*OKB=1/?T; ?T=t2-t1*/

then Etap: =4; V_D1: =1; S_AV1: =1

End_if;

If Etap=4? OKB=0,9±0,2

then Etap: =5; V_D2: =1; S_AV2: =1

End_if;

If Etap=5? OKB=1,3±0,2

then Etap: =6; V_D3: =1; S_AV3: =1

End_if;

If Etap=6?tu#?30m?V_D1=0?V_D2=0?VD_3=0

then Etap: =7; tпр: =0; V_D5: =1; V_D6: =1; K_Э1: =1; /* tпр - время */

Name (TON) (Qзапуск: =1; tu#?30; Qпромывка: =1; tпр>20)

End_if;

If Etap=7? tпр=20s

then Etap: =0; V_D5: =0; V_D6: =0; K_Э1: =0

End_if;

End_if;

Вискозиметр ВПЖ-4, ВПЖТ-4

Вискозиметры капиллярные ВПЖ применяются для определения кинематической вязкости прозрачных жидкостей при положительных и отрицательных температурах во всех отраслях промышленности, где используются горюче-смазочные масла, в лабораториях нефтемаслозаводов, в машиностроении, строительстве и т.д.

Устройство и принцип работы. Вискозиметр ВПЖ-4 (см. рисунок) представляет собой трубку формы U, внутри колена (1) впаян капилляр (4). Измерение вязкости вискозиметром основано на определении времени за которое определенный объем жидкости истечет через капилляр из измерительного резервуара.

Порядок работы. Для определения времени истечения жидкости на трубку (6) надевают резиновую трубку. Далее, пальцем зажав колено (5) и перевернув прибор, колено (1) опускают в резервуар с жидкостью. Жидкость засасывают до уровня отметки М2, нужно следить чтобы в жидкости не было пузырьков воздуха. В момент достижения уровня жидкости отметки М2, резервуара (3), вискозиметр извлекают из сосуда и переворачивают в исходное положение. Снимают колена (1) лишнюю жидкость. Затем надевают на колено (1) резиновую трубку. Вискозиметр устанавливают в термостат таким образом, чтобы резервуар (2) находился ниже жидкости в термостате. Выдерживают в термостате около 15 минут, после чего при заданной температуре, в колено (1) засасывают жидкость до одной трети высоты резервуара (2). Сообщают колено (1) с атмосферой и устанавливают время снижения мениска жидкости от отметки М1 до отметки М2. Вязкость вычисляют по формуле, приведенной в разделе 2, по среднему (из нескольких измерений) времени истечения жидкости.

Технические характеристики вискозиметра ВПЖ-4

Диаметр капилляра, мм

0,37.3,55

Постоянная вискозиметра К, ммІ/сІ

определяется индивидуально

Кинематическая вязкость жидкости определяется по формуле:

V = (g/9.807) T*K, где K - постоянная вискозиметра, ммІ/сІ;

V - кинематическая вязкость жидкости, ммІ/с;

Т - время истечения жидкости, с;

g - ускорение свободного падения в месте измерений в м/сІ.

Вискозиметры ВПЖ предназначены для эксплуатации в условиях, нормированных для исполнения В3 по ГОСТ 12 997.

Вязкость прозрачных жидкостей определяется по ГОСТ 33-200 (ИСО 3104-84).

Расчет погрешностей

Вычислим систематическую погрешность:

Vв=рr^2h=64394,5

Vн=рr^2h=1471,875

Vобщ=Vв+Vн=65866,4 (мм^3) =0,066л=66мл

Поток жидкости = 1,5л/с

Закрытие клапана V_D4 = 10мс

P==0,0075л=7,5мл

S==0,125=12,5% (?7,5мл)

где P - то, что прольется; S - систематическая погрешность

Вычислим общую погрешность:

где А - абсолютная погрешность АЦП, t - погрешность вискозиметра (0,1%)

=

где - среднее значение измеряемой величины

?

где ? - абсолютная погрешность среднего значения измеряемой величины

%

Вывод

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 контроллеров и персональных компьютеров (ПК).

Контроллер - многофункциональное программируемое средство организации измерительных каналов. ПК обрабатывает по заложенной в нем программе информацию, поступившую от датчиков. Высвечивает на табло значения измеренных параметров. ПК 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.

В ходе работы над данным курсовым проектом, были углублены знания по системам автоматического управления, в данном случае по программируемым логическим контроллерам. Закрепили навыки выбора элементов из справочной литературы. Изучили технологическую схему производства и расшифровали все символы устройств автоматики схемы. Работая над схемой, последовательно заполнили таблицы. Исходя из необходимых условий, были выбраны элементы для автоматизации процесса распределения жидкости.

Список литературы

1. Ившин В.П. "Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах: учебное пособие (Том 2)" - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2014. - 220 с.

2. http://aquagroup.ru/normdocs/2789 - Вискозиметры капиллярные

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены