Міністерствоосвіти і науки України
НаціональнийУніверситет Харчових Технологій
Курсовий проект
здисципліни: «Технічні засоби автоматизації»
Розробка комплектуТЗА мікропроцесорної схеми похилого дифузійного апарату на базімікропроцесорного комплекту Р-130
Виконав:студент групи 4АВз
ГубськийД.М.
Перевірив:Баришніков О.М.
Сміла2007
Зміст
Вступ
1. Технічні вимоги до засобів автоматизації,характеристики вхідних та вихідних сигналів контурів управління
2. Аналіз технологічного об’єкту управління: формуваннявимог до технічних засобів автоматизації, характеристика вхідних та вихіднихсигналів контурів управління
3. Опис структурних схем основних контурів управління.Вибір типів і технічних характеристик засобів автоматизації, опис комплектузасобів автоматизації
4. Перелік і технічна характеристика засобів автоматизаціїконтурів управління
Висновок
Список використаної літератури
ВСТУП
Автоматизація промислових процесів – одинз найважливіших засобів підвищення продуктивності праці, раціональноговикористання сировини, покращення якості продукції. Нові можливості длявисокоефективної автоматизації харчових виробництв відкриває використаннямікропроцесорів і мікропроцесорної техніки, робототехніки, ЕОМ.
На даномуетапі автоматизації на цукрових заводах, зокрема на Смілянському, впровадженосхеми автоматизації на базі використання ЕОМ. Починають знаходити своєвикористання і спеціалізовані контроллери, що подібно ЕОМ керують процесом, алемають менше коло задач, яки можливо вирішити. Використання мікроконтролерівобумовлено їх перевагами перед використанням широкофункціональнихмікропроцесорних комплексів. По-перше технологічні характеристики процесузмінюються досить повільно, і те що контролер спеціалізований не перешкоджаєйого використанню. По-друге ціна мікроконтролера значно менша ніж ЕОМ, об’ємзадач, які виконуються значно менший. По-третє, якщо потрібен щит контролю іуправління, до контролера можна під’єднати ЕОМ, при чому система обійдетьсяпідприємству дешевше. Вчетверте використання вітчизняних засобів автоматизаціїсприяє їх розвитку.
Завданням проекту є автоматизаціястанції дефекосатурації – регулювання рН станції І сатурації. Метою проекту єпідвищення ефективності праці, покращення якості продукції, яка випускається,створення умов для оптимального використання ресурсів.
1. Технічні вимоги до засобів автоматизації, характеристикивхідних та вихідних сигналів контурів управління
Питання вибору вимірювальних комплектівдля систем автоматичного контролю, регулювання, управління виникає ще припроектуванні схем автоматизації. Задачу вибору приладів вирішують шляхомпереходу від загальних питань до часткових. На першому етапі вибирають комплекстехнічних засобів для всієї системи, потім вимірювальні комплекти для окремихпараметрів.
Вибір приладів ґрунтується на наступнихпунктах:
· Врахування середовища;
· Діапазон виміру і клас точності;
· Врахування вхідних і вихідних сигналів;
· Техніка безпеки;
· Економічність.
Пневмоелектричний перетворювачпризначений для перетворення пневматичного сигналу в електричний для сприйняттясигналу системою. Має уніфікований вихідний сигнал (4-20мА), що спрощує йогозастосування, зокрема – підключення до контролера (без використання нормуючогоперетворювача.).
Для вимірювання рівня використанорівнемір ЭРСУ-4. Контактний рівнемір має більш надійність в порівнянні зіншими.
Для вимірювання витрат використовуємоіндукційний витратомір типу 5РИМ. Він також має високу ступінь точності(завдяки точному індукційному сигналу) та надійності. Він досить простий вналаштуванні. Також має уніфікований вихідний сигнал (4-20мА).
Для контролю рН-властивості речовинивикористовуємо чутливий елемент ДПг-4М-1 в комплекті з високоомнимперетворювачем промисловим типу П215. Комплект досить простий в наладці танадійний в експлуатації. Має високий рівень точності.
Уніфіковані сигнали пропорційні тому чиіншому параметру надходять до контролера (Р-130), де за опрацьовуються запевним алгоритмом.
Сигнал регулювання виводиться зконтролера через канал виведення аналогових сигналів в діапазоні 4-20мА.
Керуючий сигнал виводиться на виконавчиймеханізм ПСП-1. Цей виконавчий механізм відрізняється надійністю вексплуатації, та точності покрокового ходу, що є досить важливим дляпідтримання точності протікання технологічного процессу.
Основою для вибору в якості приводу самеПСП-1 була його здатність формувати значні зусилля з досить незначнимзапізненням.
2. Аналіз технологічного об’єкту управління: формуваннявимог до технічних засобів автоматизації, характеристика вхідних та вихіднихсигналів контурів управління
В якості контролера використовуєтьсяРеміконт-130.
Мікропроцесорний контролер Р-130 –компактний малоканальний багатофункціональний контролер, призначений дляавтоматичного регулювання та логічного керування технологічними процесами. Вінмає наступні характеристики.
До 15 контролерів Р-130 різних моделейможуть об’єднуватись в локальну мережу «Транзит» і створювати єдину керуючусистему. Якщо один із контролерів, приєднаних до мережі «Транзит» виходить зладу, — робота мережі не порушується. Це дає змогу значно підвищити показникинадійності функціонування системи керування.
Незалежно від моделі, Р-130 має 30модифікацій, які відрізняються за наявністю та кількістю аналогових тадискретних входів – виходів. Максимальна кількість входів – виходів для одногоконтролера не перевищує 32.
Аналогові вхідні сигнали: уніфікованіпостійного струму 0-5, 0-20, 4-20 мА / 0-10В;
Дискретні вхідні сигнали: стан контактівабо напруга постійного струму будь-якої полярності – логічний «0» — %....2.4 В,логічна «1» — 24/19.2…28,8/В
Аналогові вихідні сигнали: уніфікованіпостійного струму 0-5, 0-20, 4-20 мА і 0-10 В.
Виконавчий механізм підбирається підвихідний сигнал контролера, так як Р-130 має блок підсилювача потужності БУМ –20, який має вбудовані герконові реле і може комутувати струм величиною до 2Анапругою до 220В.
Реміконт -130являє собою комплекс технічних засобів, що складається з окремих блоків. Кожнийблок є автономним та функціонально закінчиним виробом. Блоки можутьзастосовуватись у різних сполученнях. Конкретний склад блоків, що входять уреміконт, обумовлюється під час замовлення.
БлокиРеміконта – 130:
БК-21 Блокконтролера регулюючої моделі
БК-22 Блокконтролера логічної моделі
БК-23 Блокконтролера неперервно-дискретної моделі
БШ-21 Блокшлюза
ПН-21 Пультнастроювання
БП-21 Блокживлення
БУТ-20 Підсилювачдля термопар
БУС-20Підсилювач для термометрів опору
Бум-20Підсилювач потужності
БПР-20 Блокперемикання
МБС-20Міжблоковий з’єднувач
КБС-20 Клемнаколодка
КБС-21Клемно-блоковий з’єднувач
КБС-22Клемно-блоковий з’єднувач
КБС-23Клемно-блоковий з’єднувач
РН-1Резистори нормувальні
/>
Рис. 2 Структурнасхема під’єднання до Реміконта – 130.
На рис. 2показана схема підключення до блока контролера різних типів вхідних та вихіднихсигналів з використанням різних блоків.
Для підєднання термометрів опору використовується блоки БУС-20, які виконують функціїнормувальних перетворювачів і мають два незалежних канали для під’єднання двохтермометрів опору. Кожний з каналів блока БУС-20 може незалежно настроюватисьна роботу з термометрами опору заданого градуювання. Термометри опоруприєднуються до блока БУС-20, а вихідні уніфіковані сигнали знімаються зрозніму, до якого можна приєднати клемно-блоковий з’єднувач КБС-21.
Уніфікованіаналогові аналогові вхідні та вихідні сигнали можуть безпосередньопід’єднуватись до Р-130. Фізично для цього використовуються клемно-блоковіз’єднувачі КБС-22 та КБС-23.
Вхіднідискретні сигнали приєднуються безпосередньо до клемКБС-22 у вигляді напруги24В постійного струму. При під’єднанні дискретних виходів потрібно враховувати,що безпосередньо транзисторні ключі дискретних виходів мають максимальний струмнавантаження 0,3А. Тому для забезпечення керування більш потужними виконавчимимеханізмами необхідно використовувати блок підсилювача потужності БУМ-20, якиймає вбудовані геконові реле і може комутуватися струм величиною до 2А напругоюдо 220В. Блок контролера приєднується до блока живлення БП-21 За допомогою міжмодульного з’єднувача МБС-20, на обох кінцях якого розташовані вилки рознімів.
Крім живлення контролера і вхіднихланцюгів, блок живлення виконує ще одну дуже важливу функцію: через нього блокконтролера приєднується до мережі „Транзит”. Саме тому при виході з ладу одногоз контролерів, його можна від’єднати від блока живлення, а мережа „Транзит”продовжує залишатися працездатною.
3. Опис структурних схем основних контурів управління.Вибір типів і технічних характеристик засобів автоматизації, опис комплектузасобів автоматизації Ціллю 1 сатурації є підтримка заданого складу соку (якістьпроцесу) і властивостей осадка (продуктивність процесу) шляхом зміни кількостігазу (біля 5% до маси буряка), подаваного в апарат. У залежності від заданоїпрограми потрібно підтримувати мінімальну кольоровість і концентраціюкальцієвих солей при максимальній швидкості фільтрації.
Використання електричної провідності для контролюпроцесу сатурації, характеризується більшою точністю в порівнянні з ручнимкеруванням і низькими витратами для впровадження. Провідність сатураційногосоку визначається провідністю нецукрів соку і є сумою провідностей окремихнецукрів, у тому числі золи, іонів кальцію, гідрату і буферних субстанцій,серед яких переважають мінеральні речовини. У порівнянні зі звичайними вимірамипровідності принцип кондуктометричного титрування сатураційного сокухарактеризується різким зменшенням електричної провідності в процесі сатурації.
Між електричною провідністю, рН і утриманнямсолей кальцію в сатураційних соках на 1 сатурації існує пряма залежність, щопорушується в області рН II сатурації. У цій області провідність і утриманнясолей кальцію досягають мінімального значення при визначеному розмірі рН соку ійого лужності, проте при подальшій сатурації провідність зростає, хочаутримання солей кальцію збільшується незначно. Таке положення пояснюєтьсявиділенням іонів Cafr** за рахунок кальцію, пов'язаного іоногенно з органічнимикислотами, утворенням бікарбонатів кальцію Са(НСОз)2 і лужних металів.
На електричну провідність сильно впливають складнецукрів дифузійного соку, концентрація сухих речовин у ньому і температурарозчину. Зокрема, при утриманні 0,061-0,106% Са0 зміна температури на ± 1 С викликаєпропорційна зміна провідності в середньому на ± 0,002% Са0, що складає всередньому 2,7% лужності. Тому одержати воспроізводимі результати в процесісатурації не рекомендується можливим, проте в межах р II сатурації збігмінімуму провідності і мінімуму утримання солей кальцію (оптимальна лужність)постійно, що дозволяє регулювати технологічний процес II сатурації по розміріелектричної провідності.
Мал. />.
Найбільше поширення одержала схема керування повідхиленню розміру рН сатураційного соку (мал. а). При такому рішенні всі зміниреагенту враховуються по скінченній величині рН соку, що призводить до великихзапізнювань і коливань значення. Гарна якість підтримки процесу з точністю ±0,1рН досягається шляхом правильного вибору закону регулювання для регулятора Р иретельної наладки засобів автоматизації з урахуванням особливостей процесу 1сатурації.
У тих випадках, коли рівень соку в апараті IIсатурації нижче рівня соку в апараті 1 сатурації на 400-700 мм, у якостігазової машини використовуються компресори і є деякий надлишок сатураційногогазу, стабілізація рН провадиться шляхом впливи сигналу регулятора Р нарегулюючий орган скидання газу в атмосферу. При цьому якість регулювання на IIсатурації дещо погіршується.
Кращі результати отримані при урахуванні обуреньіз боку витрати соку Vc і газу Ут у схемі «сок-сатураційний газ» (мал. б) ізкорекцією цього співвідношення по величині рН. Проте при цьому виникаєтрудність у вимірі об'ємної витрати сатураційного газу за допомогою камернихдіафрагм через необхідність установки устроїв, що сужают, відповідно до Правил28-64, а також внаслідок сильного забруднення сатураційного газу.
Схема «сік-кількість СО2» (мал. в) із корекцієюпо рН враховує крім об'ємної витрати газу Vr зміст СО2 у ньому шляхом множенняцих сигналів на блоці Ум. Зміст CO2 у газі визначається за допомогоюгазоаналізаторів, що мають запізнювання у вимірі порядку 3-4 хв. Отже, дотехнічних хиб попередньої схеми додається инерційність газоаналізатора, щоутрудняє впровадження цієї схеми.
Специфікація на прилади і засоби вимірюванняПозиція Найменування Кількість Примітки 2а,3а,2б,3б Індукційний витратомір типу 5 РИМ 2 Вих. 20-100кПа 2в,3в,2і,4г,4в Пневмоелектричний перетворювач типу ПТП 5 6 Вих. 20-100кПа 2б,2д Напоромір сильфон ний типу НС-П1 1 Вих. 20-100кПа 2е Вторинний приладЧутливий елемент ДПг-4М-1 1 4б Перетворювач промисловий П215 1 Вих. 4-20 мА 1б, 2в Виконавчий механізм типу МЭО 5
4. Перелік і технічна характеристика засобів автоматизаціїконтурів управління
Автоматична системауправління дозування формаліна передбачає контролювання таких параметрів як Fстр.кількості постачаємої стружки в дифузійний апарат, є головним чинником який впливаєна час подачі формаліна в дифузійну установку, рН дифузійного соку та Ттемпература середовища протікання процесу, ці показники відображають розвиток мікрофлорив дифузійному апараті та є допоміжними чинниками які корегують час подачі формалінав дифузійну установку. Рівень формаліна в збірнику формаліна та дозаторі визначаєтьсята регулюється за допомогою двох регуляторів – сигналізаторів рівня ЄРСУ – 3М5а 5б, та 6а 6б. Подача формаліна сигналізується за допомогою пристроя шаровогорегулюючого Ш57-ПРУ24,00,000-08 та вимикачем кінцевим ВПК2112.
Температура протіканняпроцесу, в дифузійному апараті, контролюється за допомогою термометрів опору 1а,2а,3а,4а,ТСМ-6097, сигнал з яких надходе на контролер Р-130.
рНдифузійного соку вимірюється за допомогою чутливого елемента ДПг-4М-1, сигнал зчутливого елемента надходе на промисловий перетворювач П215 та на контролер Р-130.
Надходження стружкиконтролюється за допомогою транспортера типу ЭГВ 80-140 з вихідним уніфікованимсигналом 0-5мА. Цей сигнал надходить на інтегратор електронний типу МТМ 120 задопомогою якого через кожні 10т. подачі стружки на контролер подається сигнал0-5мА. З Контролера сигнал напряму йде на виконавчий електромагнітний клапан 22кч801бк.
Висновок
Джерелами ефективності автоматизаціїхарчової промисловості є впровадження нових установок автоматизації, яківипускаються для різних ділянок цукрового виробництва, що дозволить операторувід слідкувати технологічні процеси, працездатність обладнання, а такожуправляти процесом на мінімальній відстані від об’єкту. Використаннямікропроцесорної та обчислювальної техніки дозволить підвищити рівеньавтоматизації і сполучити обслуговування обладнання суміжних ділянок, цякомпактність дозволить вирішувати різні адміністративно-економічні і виробничіпитання, дасть можливість управляти процесом преробки сировини по всьомутехнологічному потоку і окремими операціями, робити вимір з достатньою точністюі регулювати основні параметри: температуру, витрати, рН, рівень; впровадженняавтоматизованої лінії контролю та обліку виробництав; високотехнологічноїобробки сировини, що збільшує вихід продукту та впливає на подальший процес;енерготехнічної схми виробництва, що дає змогу економити та зберігатиенергоносії; впровадження прогресивних схем водовикористання та водовідведенняз мінімальною витратою живлячої води та багато інших заходів, що поліпшують тароблять економічно вигідним виробництво цукру. Для підвищення рентабельностібурякоцукрового комплексу України можливі лише тільки за рахунок збільшеннявипуску продукції при мінімальних затратах і зниженні собівартості продукції.
Розроблена система автоматизаціїдопоможе підвищити точність та правильність ходу технологічного процесу,зменшити кількість робочих місць. Система допоможе вчасно виправити аварійнуситуацію, запобігти трагедії.
Список використаної літератури
2. З.С.Волошин, Л.П. Макаренко, В.М. Ерлих Справочник специалиста КИПиА сахарнойпромьішлености. -М.: Агропомиздат, 1985.-287с.
3. В.Г.Трегуб, А.П. Ладанюк Л.Н. Плужников Проектирование, монтаж и експлуатациясистем автоматизации в пищевой промьішлености М. ВО АГРОПРОМИЗДАТ 1991-351с.
4. Наладкасредств измерений и систем технологического контроля: Справочное пособие/А.С.Клюев, Л.М. Пин, Е.И. Коломиец, С.А. Клюев — 2-е., перераб. И доп. — М.:Энергоатомиздат, 1990.-400с.: ил.
5. Справочникпо автоматизации котельных /Л.М. Фейерштейн, Л.С. Этинген, Г.Г. Гохбойм; Подред. Л.М. Фейерштейна.- 3-е изд., Энергоатомиздат, 1985.-296с.: ил.
6. Основы автоматизации технологических процессов пищевыхпроизводств /В.Ф. Яценко, В.А. Соколов, Л.Б. Сивакова и др. Под ред. В.А.Соколова — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. — 400с.