Эти пункты должны обязательно присутствовать в записке к Вашему проекту.
Содержание текстовой части к проекту (пояснительная записка)
Автоматизированная система управления (АСУ) производством (процессом) (Заголовок)
Введение
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 нём 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.
Иерархическая структура АСУТП включает в себя;
- 1- й уровень полевого КИП;
- 2 -й уровень - станции управления процессом;
- З -й уровень оперативного персонала, базирующийся на инженерных и станциях операторов технологического процесса.
1-й уровень АСУТП реализован на базе датчиков и исполнительных механизмов. На уровне 1 частично применяются датчики интеллектуальной серии, и на них выполняются функции опроса и шкалирования измеряемых сигналов с передачей информации по протоколу HART.
Технические средства 2,3 уровней размещаются в помещении операторной. Станции управления процессом реализованы на базе контроллера РСУ (распределенная система управления) которая собирает информацию, вырабатывает регулирующие воздействия) и контроллера ПАЗ (система противоаварийной защиты) позволяющей контролировать нарушения в ходе технологического процесса, осуществлять защиту и блокировку аппаратов и вырабатывать защитные воздействия.
Функции РСУ и ПАЗ выполняют программируемые контроллеры.
выполняют программную обработку сигналов с первичных преобразователей и формируют аналоговые и дискретные управляющие сигналы;
отображают информацию на экране;
управляются при помощи стандартной клавиатуры.
З-й уровень АСУТП представлен автоматизированными рабочими местами оператора-технолога и оператора-инженера. Обеспечивается ведение базы данных, визуализация состояния технологического оборудования, обработка данных, формирование и печать отчетных документов, ручное дистанционное управление технологическим оборудованием. Станции оснащены современными ПК. Информация с контрольно-измерительных приборов и датчиков в виде аналоговых и дискретных сигналов поступает с 1 уровня на технические средства 2 уровня, на которых реализуются в автоматическом режиме функции сбора, первичной обработки информации, регулирования, блокировок. Информация, необходимая для контроля и управления технологическими процессами, поступает от контроллеров на 3-й уровень – операторские станции и станции главных специалистов. Cхема «Структура АСУТП», представленная ниже в упрощённом виде, демонстрирует связи между уровнями.
Диалог оператора с системой управления осуществляется с использованием цветного дисплея, клавиатуры и манипулятора «мышь». На операторской станции сконфигурирован пользовательский интерфейс для взаимодействия оператора с системой. Для вызова необходимой информации оператору достаточно при помощи «мыши» выбрать на экране надпись или изображение какого-либо объекта и одной или двумя манипуляциями вывести на экран необходимую информацию. Клавиатура также может быть использована для получения необходимой информации. Кроме этого при помощи клавиатуры производится ввод текстовой и цифровой информации. Сообщения о нарушениях предупредительных и предаварийных границ для аналоговых параметров, действиях операторов по управлению технологическими процессами регистрируются и выводятся на печать по запросу оператора. Выход аналогового параметра за допустимые границы, сигнализация, нарушение связи с объектами по какому-либо из каналов связи отображается на операторской станции звуковой сигнализацией и цветовым отображением изменений на мнемосхемах. Информация, выводимая оператору на экран монитора по его запросу, может иметь различные виды:
- обобщенная мнемосхема, представляющая весь объект автоматизации. С этой мнемосхемы можно перейти на подробную мнемосхему любого узла, выбрав его на экране курсором;
- мнемосхемы отдельных узлов, отображающие часть технологической цепочки с индикацией величин аналоговых сигналов;
- оперативные тренды, показывающие состояние параметра;
исторические тренды, позволяющие отслеживать состояние аналогового параметра за длительные периоды (смена, сутки, месяц);
- панели контроля и управления аналоговыми регуляторами;
аварийные и технологические сообщения.
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.
Этим 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 (и, разумеется, ряд наших отечественных контроллеров).
В данном проекте использованы контроллеры фирмы Moore Products Company: контроллер APACS+ (подсистема РСУ), контроллере QUADLOG (подсистема ПАЗ).
Контроллер APACS+ управляет работой отдельных агрегатов (30-50 контуров регулирования), технологических участков (150 контуров регулирования), цехов с непрерывными и периодическими процессами. 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 них может быть сконфигурирован как дискретный вход/выход, дискретный импульсный выход. Модуль позволяет управлять работой электродвигателя, отсечного канала.
Контроллер QUDLOG обеспечивает: повышенные характеристики безопасности, отказоустойчивости и защиты выходов; высокий уровень готовности системы; отказоустойчивость. Система QUDLOG полностью интегрирована с системой управления технологическими процессами APACS+. Это позволяет 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.
Практические рекомендации по организации Вашей работы на курсовой и преддипломной практике.
Изучите технологическую схему производства и расшифруйте все символы устройств автоматики схемы. Работая над схемой, последовательно заполняйте таблицы (размер граф таблиц произвольный). Эта таблица – основа Вашей работы над дипломным проектом. Консультация по разделу автоматизации преподавателем кафедры АССОИ начинается только после ее заполнения.
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 определённые 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
+
+
+
Ёмкость 1
+
+
Реактор
+
+
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 ёмкость I, в которой основными параметрами являются уровень, расход 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.
Таблица 2
Аппарат и параметр
Величина параметра и размерность
Вид автоматизации
измерение
регули-рование
сигнализация
защита
блокировка
Колонна 1
Давление газа;
Уровень
жидкости;
Температура
газа.
3,2 MПа
0,8 м
1850С
+
+
+
+
+
+
Ёмкость 1
Уровень
жидкости;
рН среды.
1,2м
рН = 7,5
+
+
+
+
Реактор
Температура
смеси;
Расход компонента.
2000С
50кг/ч
+
+
+
+
+
+
Студент гр. …………………………………………………………………(подпись)
Руководитель проекта – доцент (профессор) каф…………………… (подпись)
Дата:………….
Оконченную работу по составлению таблиц 1 и 2 предъявите руководителю по технологической части практики и получите его подпись (после Вашей подписи).
Далее студент, используя таблицы 1 и 2, используя данное пособие и соответствующие каталоги по КИП и автоматизации, готовит черновик проекта форматом не менее, чем А3, и консультируется у преподавателя по СУХТП.
Графическая часть на беловике представляется листами формата А1.
§2. Атлас типовых функциональных схем контроля и регулирования технологических параметров
САК температуры целевого продукта на выходе из теплообменника (теплообменник Т1, Метран-281 НСХ К).
САК температуры хладагента на входе в теплообменник (теплообменник Т1, Метран-281 НСХ Pt 100, А 100 - Н).
САК температуры целевого продукта в сборнике (сборник С 1, Метран-281 НСХ К).
Многоканальный контроль температуры (Метран-281 НСХ К, Метран-281 НСХ Pt 100, ТМ 5101).
Контроль температуры целевого продукта в сборнике с использованием бесконтактного инфракрасного датчика
(сборник С 1, Thermalert TX модель LT).
САР температуры целевого продукта на выходе из теплообменника (теплообменник Т1, Метран-281 НСХ K; исполнительное устройство).
САР температуры смеси в реакторе (теплообменник – типа «рубашка») (реактор Р1, Метран-281 НСХ K, исполнительное устройство).
Двухпозиционное регулирование температуры смеси в реакторе (реактор Р2, Метран-281 НСХ K, А 100-Н, магнитный пускатель, исполнительное устройство -ТЭН).
САР температуры целевого продукта в трубопроводе на выходе из теплообменника (использование байпаса) (Метран-281 НСХ Pt 100, исполнительное устройство).
САР температурной депресии (разности температур) на входе в аппарат (аппарат, Метран-281 НСХ К, Метран-281 НСХ К, исполнительное устройство).
Защитное воздействие при превышении температуры смеси в реакторе заданного значения (реактор, Метран-281 НСХ К, магнитный пускатель, исполнительные устройства).
ДАВЛЕНИЕ
Продолжение таблицы 2.1.
Схема
№
Название схемы
САК разности избыточных давлений (Метран -100 -ДД).
САР избыточного давления газа (жидкости) в заданном диапазоне значений в сборнике (двухпозиционное регулирование давления).
(сборник С4, Метран -100 –ДИ, магнитный пускатель, исполнительное устройство).
Сброс давления газа из сборника при превышении установочного
значения давления (сборник, импульсно-предохранительное устройство).
САР избыточного давления газа (жидкости) в трубопроводе подачи компонента А (Метран -100 –ДИ, исполнительное устройство).
САР разрежения газа в сборнике (сборник С4, Метран -100 –ДВ, исполнительное устройство).
Защитное воздействие при превышении давления вязкой среды (Метран 55, модель ДС 200; магнитный пускатель; электродвигатель).
Использование реле избыточного давления при реализации защитного воздействия. (Реле избыточного давления РД-1600; магнитный пускатель; электромагнитный клапан).
РАСХОД
Продолжение таблицы 2.1.
Схема №
Название схемы
САР расхода топлива (жидкости, газа), поступающего в сборник (диафрагма ДКС, Метран -100 -ДД, регулирующий клапан).
САР соотношения расходов компонент (топливо, воздух) на входе в топку с коррекцией расхода воздуха по температуре продуктов сгорания (диафрагмы ДКС, Метран-100-ДД, Thermalert TX, регулирующий клапан).
Контроль расхода и количества топлива, подаваемого по трубопроводу. Сигнализация. (Метран-303 ПР, А 100 - Н).
Схема №
Название схемы
Контроль расхода мазута в трубопроводе (Micro Motion,
модели: Basis, Д, Elite; А 100-Н).
Программное управление периодическим (циклическим) процессом смешения компонент в реакторе (дозирование по времени) (Шиберная задвижка, регулирующие клапана Камфлекс серии 35002, магнитный пускатель, ЭП-0030).
Дозатор-плотномер. Дозирование эмульсии, суспензии, взвеси, тяжелых и высоковязких сред (сырая нефть, мазут, битум, гудрон) по массе заданной дозы (дозатор Метран 1360, в комплекте дозатора – расходомер и клапан).
Дозирование сыпучих и кусковых материалов (по массе заданной дозы) (дозатор весовой 4310 Д с электровибрационной эагрузкой бункера; магнитный пускатель; сегментный клапан серии 35002 «Камфлекс»).
УРОВЕНЬ
Продолжение таблицы 2.1.
Схема
№
Название схемы
САК уровня жидких и сыпучих сред в сборнике (радарный уровнемер Rosemount серии 5600).
САР уровня жидкости в сборнике (интеллектуальный датчик гидростатического давления (уровня) (Метран -100 – Д; регулирующий клапан).
Позиционное регулирование уровня жидкости в ёмкости (сигнализатор уровня Rosemount модели 2120; магнитный пускатель; электромагнитный клапан).
Параметры качества
Таблица 2.2.
Схема
№
Название схемы
САК плотности жидкостей (газов и взвесей) (Кориолисовый плотномер).
САК рН технологического раствора (РН – метр РН202) (контроль качества технологических растворов в разнообразных производственных процессах и мониторинг промышленных сточных вод).
CАР относительной влажности газовой среды в помещении
(ИПТВ – 056; регулирующий клапан).
Анализ состава дымовых газов и автоматическое включение вытяжной вентиляции (Комплексный анализатор дымовых газов SG800; магнитный пускатель; электродвигатель; сигнализация).
Анализ проб газа и жидкостей (Хроматографический анализатор GC1000 Mark ΙΙ; сигнализация).
Система улавливания пыли из отработанных и дымовых газов (Датчик для мониторинга пыли DT400G).
Контроль содержания взвешенных частиц в газовых потоках на предприятиях (Прибор контроля запылённости газовых потоков ПИКП-Т).
Электрические и механические параметры
Таблица 2.3.
Схема
№
Название схемы
Контроль проводимости очищенной и бойлерной воды, разнообразных измерений проводимости в химической, пищевой и фармацевтич. промышленности
(Измеритель проводимости SC202/402).
Контроль числа оборотов электродвигателя мешалки (Тахометр ТЕЗ).
Показывающий, регистрирующий вторичный прибор. Вход и выход (4-20) mA, k=0,5; имеет двухпозиционное устройство сигнал. с релейным вых., габариты в мм (340*240*90);
масса 12 кг.
Термометр многоканальный для контроля, регистрации и сигнализации Т, Р, F и др., если значения их выхода составляют (4-20) mA. Всего каналов 6; к = 0,25. Вход
(4-20) mA. Диапазон применения по t до 2500оС, масса 1,5 кг.
ТМ 5101
ЗАО «ПГ Метран»
г. Челябинск
Каталог 2001,
стр 304.
5-1
Контроль температуры целевого продукта в сборнике С 1 с использ. бесконтактного инфракрасного датчика.
2000С
По месту
Бесконтактный инфракрасный датчик температуры; диап.
(-18 ¸+500)0С, погрешность 1,40С (к=1). Выход
(4-20)mA/HART; оптическое разрешение 33:1; масса 0,33 кг.
Thermalert TX, модель LT
ЗАО «ПГ Метран»
г. Челябинск
Каталог №2,
в.5/2006, стр.237.
6-1
САР температуры
целевого продукта на выходе из теплообменника
Т 1.
Регулирующий клапан с пневмоприводом АТА – 7. Нормально открытый, Dу = 100 мм.
Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход (4-20) mA. Класс проточки ANSI: VI Коэффициент пропускной способности принятый: Cv = 310. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите ExiaIICT4.
Камфлекс, серия 35-30232
4700Е (8013)
Фирма «DS-Controls», г. Великий Новгород
Каталог
2001.
7-1
САР температуры
смеси в реакторе Р1
(теплообменник типа «рубашка»).
Регулирующий клапан с пневмоприводом АТА – 7. Нормально закрытый, Dу = 100 мм.
Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход (4-20) mA. Класс проточки ANSI: VI Коэффициент пропускной способности принятый: Cv = 310. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите ExiaIICT4.
Камфлекс, серия 35-30232
4700Е (8013)
Фирма «DS-Controls», г. Великий Новгород
Каталог
2001.
8-1
Двухпозиционное регулирование температуры
смеси в реакторе Р2.
Показывающий, регистрирующий вторичный прибор. Вход и выход (4-20)mA, k=0,5; имеет двухпозиционное устройство сигнал. с релейным вых., габариты (340*240*90); масса 12 кг.
А 100-Н
ПГ Метран, г. Челябинск
Каталог
2001, стр.320.
8-3
По месту
Магнитный пускатель с управлением на переменном токе. U=380 B.
ПМЛ-400
ЗАО
Теплоавтоматика, г.Москва
Каталог 2006.
9-1
САР температуры
целевого продукта в трубо-
проводе на
выходе из теплообменника (использование байпаса).
700C
На трубо-
проводе целевого продукта проводе на выходе из теплообменника
Регулирующий клапан с пневмоприводом АТА – 7. Нормально закрытый,
Dу = 100 мм.
Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход (4-20) mA. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите ExiaIICT4.
Камфлекс, серия 35-30232
4700Е (8013)
Фирма «DS-Controls», г. Великий Новгород
Каталог
2001.
10-1
10-2
САР температурной депрессии (разности температур)
на входе
в аппарат.
Регулирующий клапан с пневмоприводом АТА – 7. Нормально открытый,
Dу = 100 мм.
Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход (4-20) mA. Класс проточки ANSI: VI Коэффициент пропускной способности принятый: Cv = 310. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите ExiaIICT4.
Камфлекс, серия 35-30232
4700Е (8013)
Фирма «DS-Controls», г. Великий Новгород
Каталог
2001.
11-1
Защитное воздействие
при превышении температуры смеси
в реакторе.
Клеточный клапан, нормально закрытый.
Ду (50-400) мм, Ру (1,6-42) МПа, температура раб. Среды (-196¸+566) 0C.
Управляющий сигнал (4-20) mA
(или (0,02-0,1) МПА).
Регулирующий клапан с пневмоприводом АТА – 7. Нормально открытый, Dу = 100 мм. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход (4-20) mA. Класс проточки ANSI: VI Коэффициент пропускной способности принятый: Cv = 310. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите ExiaIICT4.
Камфлекс, серия 35-30232
4700Е (8013)
Фирма «DS-Controls»
Каталог
2001.
26-1
Защитное воздействие при превышении давления вязкой среды.
5 МПа
По месту
Многофункциональный датчик избыточного давления. Выходной сигнал (4-20)mA; диапазон измеряемых давлений (0,004—60) МПа. Измерение давления вязких субстанций с темп. до 1250С. Доп. погр. 0,25%.
Метран 55, модель ДС 200 Exia
ПГ Метран,
г. Челябинск
Каталог №1,
в.5/2006,
стр.163.
26-2
По месту
Магнитный пускатель с управлением на переменном токе., U=380 B.
ПМЛ-400
ЗАО
Теплоавтоматика, г.Москва
Каталог 2006.
27-1
Защитное воздействие при превышении давления в сборнике жидкости (газа).
1 МПа
По месту
Реле избыточного давления. Среда-газ, жидкость, (0,4-1,6) МПа.
Погр.срабатывания 1%. Одна или две уставки.
РД-1600
ПГ Метран, г. Челябинск
Каталог №1,
в.5/2006,
стр.227.
27-2
По месту
Магнитный пускатель для включения электромагнитного клапана.. Окр. среда: температура (-40¸+55) 0C, влажность – до 100%.
ПМ 12-
ООО Уралэлектроконтактор
НФ АК «ПРАКТИК»
Каталог,
2007,
стр.8.
27-3
По месту
Клапан электромагнитный нормально закрытый, Ду = (20-80)мм, время открытия 1с, температура окр. среды
(-30¸+40) 0C; масса (3-15) кг.
КЭГ 9270
ФГУП СПО
«Аналитприбор»,
г.Смоленск
Номенклатурный перечень,20007,
с.34.
41-1
САР расхода топлива (жидкости, газа), поступающего в сборник C8.
Гидравлический расчёт трубопроводов Пример 3.4. Вентиляционная труба d=0,1м (100 мм) имеет длину l=100 м. Определить давление, которое должен развивать вентилятор,
если расход воздуха, подаваемый по трубе, . Давление на выходе . Местных сопротивлений по пути не имеется. Температура...
Огоньки» в основной период В основной период смены могут проводиться три вида «огоньков»: «огонек-анализ», тематический «огонек» и «конфликтный» огонек...
Упражнение Джеффа. Это список вопросов или утверждений, отвечая на которые участник может раскрыть свой внутренний мир перед другими участниками и узнать о других участниках больше...
