Автоматична система регулювання печі для спалювання органічних відходів з використанням мікропроцесорного контролера ТРМ-251 з важільним

Міністерство освіти і  науки України

Одеський національний політехнічний університет

Інститут енергетики та комп'ютерно-інтегрованих технологій

Кафедра автоматизації теплоенергетичних  процесів

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ОНПУ.8.0925.ТА1013.4.ПП.3А

до курсової роботі на тему:

"Автоматична система регулювання печі для спалювання органічних відходів з використанням мікропроцесорного контролера ТРМ-251 з важільним з’єднанням"

 

 

 

 

Студент: ТА-1013 Гусак Ганна В’ячеславівна                   _______________

                                                   (підпис)

Керівник: к.т.н., доцент Беглов Костянтин В’ячеславович         _______________

                                                      (підпис)

 

 

 

 

2013

 

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

1.  Загальні відомості

1.1. Повне найменування системи - автоматична система регулювання печі для спалювання органічних відходів з використанням мікропроцесорного контролера ТРМ-251 з важільним з’єднанням.

1.2. Шифр теми - ОНПУ 8.0925 ТА1013 4.ПП.ТЗ.

1.3. Найменування підприємства, розробника - Підприємство і розробник "ОНПУ Кафедри АТП, ІЕКСУ, ТА-1013, Гусак Анна В’ячеславівна". Замовник - "ОНПУ, м. Одеса, вул. Проспект Шевченка 1".

1.4. Перелік документів на основі, яких буде створена система - методичні вказівки куратора курсової роботи.

1.5. Терміни початку і закінчення створення системи - с 01.10.13 по 05.12.13

2. Призначення розробки - автоматична система регулювання печі призначена для спалювання органічних відходів та виробки теплової енергії.

3. Характеристика об'єкта автоматизації :

1) Витратоміри;

2) Датчики температур;

3) Насос теплоносія;

4) Піч.

4. Вимоги до системи  - дана система це комплекс програмно-технічних засобів, яка повинна забезпечувати збір необхідної інформації з технологічного ділянки (реєстрація та індикація температури, витрати), розрахунок керуючих впливів за обраним закону регулювання того чи іншого технологічного параметра і видачу керуючого впливу на виконавчий механізм. Інформація про параметри технологічного процесу повинна бути зручною для сприйняття.

5. Порядок контролю і  приймання - контроль правильності  виконання етапів робіт здійснюється  на проміжних контролях. Загальна  перевірка проводиться на захисті  курсового проекту.

6. Вимоги до документування - курсова робота повинна бути  розроблена відповідно до нормативної  літературою.

РЕФЕРАТ

Метою курсової роботи є створення автоматичної системи регулювання печі для спалювання органічних відходів з використанням мікропроцесорного контролера ТРМ-251 з важільним з’єднанням та набуття вмінь і навичок у області управлінням технологічним процесом.

 

Ключові слова:

АСР ТП, ТЕХНИЧНІ ЗАСОБИ ВИМІРЮВАНЬ, ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ АВТОМАТИЗАЦІЇ, ВИМІР, КОНТРОЛЬ, УПРАВЛІННЯ, АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА РЕГУЛЮВАННЯ, ПІЧ, КОНТРОЛЕР ТРМ-251

 

У змісті даної роботи наведено комплексний підбір технічних засобів, засобів вимірювань і автоматизації, а також представлена АСР ТП в графічній формі (монтажна схема і функціональна схема автоматизації).

Підбір обладнання буде здійснюватися  з контролем його технічної та інформаційної сумісності.

 

Зміст

стр. Зміст...................................................................................................................1 Введення...........................................................................................................2 1. Опис об’єкту автоматизації з табличних параметрів……….…………..3 2. Структурна схема автоматизації та її опис……………………………...5 3. Функціональна схема автоматизації та її опис……………………….....6 4. Замовна специфікація технічних засобів автоматизації………..………..7 5. Опис технічних засобів автоматизації…………………………...……...10 6. Синтез автоматизованої системи регулювання…………………………11 7. Схема з’єднань та її опис…………………………………………………12 8. Розрахунок регулюючого органу…...……………………………………13 Висновок…..………………………………………………………………….14 Литература ……………………………………………………………….….13

 

 

 

 

 

 ВВЕДЕННЯ

 

За останні роки технологія спалювання відходів зазнала значних  змін, суть яких полягає у створенні  багатоступеневих систем очищення продуктів  згоряння, а також в утилізації тепла, що виділяється і корисних продуктів. Це дозволило істотно  знизити навантаження від спалюють установок на навколишнє середовище, але в той же час зажадав  значних капітальних витрат. Проте  з урахуванням капітальних і  поточних витрат технологія знешкодження відходів шляхом спалювання, на думку  багатьох фахівців, економічно більш  ефективна в порівнянні з похованням, що вимагає також значних капітальних  витрат на облаштування полігонів відповідно до сучасними інженерними вимогами, а також з урахуванням вартості земель, відчужених під полігони, та їх інфраструктури.

Вогневої спосіб знешкодження та переробки відходів є найбільш універсальним, надійним і ефективним в порівнянні з іншими. У багатьох випадках він є єдино можливим способом знешкодження промислових  і побутових відходів. Спосіб застосовується для утилізації рідких, твердих, газоподібних і пастоподібних відходів. Вогневу  обробку використовують і для  утилізації негорючих відходів. У  цьому випадку відходи піддають дії високотемпературних (більше 1000 ° С) продуктів згоряння палива. Спалюванням  називається контрольований процес окислення твердих, рідких або газоподібних горючих відходів.

Спалюванням можна знешкодити і такі складні з погляду утилізації відходи, як суміш органічних і неорганічних продуктів, а також галогенорганических  відходи. Суміш органічних солей - найбільш важкий матеріал для спалювання, так  як, як правило, містить воду. При  їх спалюванні молекули органічних сполук руйнуються, які виводяться разом  зі шлаками і золою.

 

 

 

1. Опис об’єкту автоматизації з табличних параметрів

Объектом автоматизации  является печь для сжигания органических отходов. Как видно из рисунка 1, в топку печи через регулирующие органы подаются отходы, воздух и газ. Причем наносить управляющие воздействия можно при помощи регулирующих органов, изменяя расход газа либо воздуха. Отходы в свою очередь подаются с постоянным расходом в 600 т/ч.

Через топочную камеру проходит трубопровод, в котором течет теплоноситель (вода).

 

 

 

 

1. регистрирующего аналогового прибора КСП;
2. 3-х вольтметров типа М900;
3. 3-х миллиамперметров типа М906;
4. измерительных и нормирующих преобразователей;
5. регулирующего органа и исполнительного механизма типа МЭО;
6. передающего устройства БУЭР;
7. информационно-вычислительной системы (ЭВМ);
8. объекта управления (в качестве 2-х операционных усилителей;
9. блока управления электродвигателем типа БУ21;
10. задающего устройства типа ЗУ11;
11. устройства рассогласования сигналов.
12. регулирующего прибора типа MaxyCon Flexy.

Вольтметры и амперметры служат для контроля напряжения и тока в различных местах цепи АСР. Аналоговый регистратор типа КСП необходим как для контроля так и для регистрации напряжения и тока в различных местах цепи АСР; для «снятия» кривых разгона объекта управления так и переходных процессов регулирования. Устройство рассогласования сигналов служит как датчик хода исполнительного механизма.

Блок управления электродвигателем  типа БУ21 служит для задания режима работы исполнительного механизма (может работать в ручном, т.е. исполнительный механизм работает от нажатия кнопок Больше/Меньше; автоматическом – работой исполнительного механизма управляет регулятор; внешнем режиме – управляющие воздействия передаются извне).

Регулирующий прибор типа MaxyCon Flexy служит для управления технологическим объектом, который по данным выхода объекта и задания вырабатывает через заданный закон регулирования управляющее воздействия для подавления возмущений. Регулятор является свободно программируемым, т.е. есть возможность реализовать различные типы регуляторов, по мимо стандартных П/ПИ/ПИД.

 

 

2. Выбор и обоснование  контролируемых технологических  переменных

Для создания учебного стенда необходимо контролировать и регистрировать следующие технологические параметры: миллиамперы и вольты. Постоянный контроль над этими параметрами обеспечивает нормальное протекание технологического процесса и предотвращает возможный выход объекта в аварийное состояние. Рассмотрим более детально каждый из параметров.

Контроль миллиамперов будем осуществлять на следующих объектах, которые входят в участок замкнутой системы :

- на выходе из регулирующего органа;

- на входе в объект управления;

- на выходе из объекта;

- на выходе из нормирующего  преобразователя;

Контроль вольтов будем осуществлять на следующих объектах, которые входят в участок замкнутой системы :

- на выходе из регулирующего органа;

- на входе в объект управления;

- на выходе из объекта;

- на выходе из нормирующего  преобразователя;

Контроль обеспечивает нормальный процесс протекания процесса регулирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор и обоснование  методов измерения технологических  переменных

В курсовой работе используются такие датчики измерения технологических  переменных, как миллиамперметры типа М906 и вольтметры типа М900.

Возникает вопрос: «Почему  необходимо использовать именно эти  датчики?» 

Попросту в качестве контроллера  используется «MaxyCon Flexy», который имеет аналоговые входы, а также по напряжению 0-10 В.

Ведь ту же самую величину можно измерить цифровыми датчиками.

Главное достоинство аналоговых датчиков – это стоимость и  доступность покупки. Тем более  такие средства реже выходят из строя, из за большой наработки на отказ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выбор средств измерительной техники и автоматики

Для измерения миллиампер используется миллиамперметр типа М906. Выполненный в соответствии ГОСТ 8711-60 и имеет класс точности 1,0.

Для измерения вольт используется вольтметр типа М900. Выполненный в соответствии ГОСТ 8711-60 и имеет класс точности 1,е.

В качестве П-регулятора выбран контроллер MaxyCon Flexy.

Основные  функции^

• Управление различными инженерными системами по записанной пользователем программе.
• Возможность доустановки к базовому модулю MaxyCon Flexy дополнительных модулей  
  MC ADAD, MC ADxD , MC ADxx для подключения необходимого в данной инженерной системе количества входных и выходных сигналов.
• Цветной графический OLED дисплей.
• Наличие различных интерфейсов для подключение к системе диспетчеризации:
• RS-485 (протоколы MODBUS-RTU или ЮНИВЕРС);
• LonWorks;
• ETHERNET;
• Использование SD-card для программирования контроллера и снятия с него данных.

Таблица № 1 – Технические характеристики MaxyCon Flexy

 В качестве исполнительного механизма выбран МЭО -16/25-0,25.

Для управления 1-фазным исполнительным механизмом выбран блок управления электродвигателем  реверсивный (БУЭР) 1-30-02. Данный блок предназначен для бесконтактного управления ЭИМ с однофазным электродвигателем (по резервированному каналу RS-485). Блок выполняет самодиагностику, пуск, реверс, останов электродвигателя и диагностику ЭИМ.

Рисунок 1. - Внешний вид и габаритно-установочные размеры БУЭР

 

Для выполнения функций архивирования  и записи текущих значений настроек, переходных процессов, текущих значений объекта и т.п. выбрана рабочая  станция (ЭВМ), которая будет принимать  информацию по сетевому протоколу TCP/IP.

Состав рабочей станции приведен ниже:

 

 

 

 

 

 

 

Таблица № 2 – Состав компьютера рабочей станции

CPU AMD Sempron™ 3000+, 64bit, 1800MHz, FSB 400MHz, 0.09m, 128Kb cache, Palermo, socket 754, BOX

DIMM 1024Mb DDR PC-400 (PC3200) Samsung ORIG

FDD Sony MPF-920, серебристый

HDD 80Gb Western Digital Caviar®SE WD800JD, 7200 rpm, 8Mb cache, 2disk/4head, Serial ATA I 150 Мбайт/с, SecureConnect™, FlexPower™, WhisperDrive™, Soft Seek™, Data Lifeguard™, Data Lifeguard Tools™, Shock Guard™

DVD±R/RW Asus DRW-1608P3S, Черный, Retail

Inno3D AGP8x GeForce 7300GT (128-bit, 256Mb DDR2, DVI+D-Sub TV, Fan) (GPU/Memory Clock - 400/667MHz, NVIDIA® CineFX™  4.0 engine, NVIDIA® Intellisample™ 4.0, NVIDIA® UltraShadow™  II, NVIDIA® PureVideo™, NVIDIA® ForceWare™, NVIDIA®  nView™)

Fax/modem D-Link DFM-562I 56K PCI (V92 56k Int Hardware Modem)

Корпус FOXCONN™ TLA-487, ATX Midi Tower, 350W PSU / 80mm fan (rear) / 2xUSB2.0 / 2хСОМ/ Audio+Phone / 3G Fan Duct(Intel approved) / Tool-less chassis design

Блок питания Gembird CCC-PSU10 350W (ATX / CE), шнур питания

Клавиатура Logitech Value Keyboard PS/2 OEM укр.раскладка

Мышь Logitech M-SBF90 Value Wheel Mouse (черная) 3-х кн.+scroll PS/2 OEM (953819-0000)

Коврик для мыши GEMBIRD MP-A1B1 (тканевый 220x250 mm h=4mm)

17" LG Flatron Ez T717B (Белый); Размер  зерна:щелевая маска 0,20мм, 1280x1024@66Hz, 110Hz max, Soft touch OSD, TCO-99

ASUS K8N, NVIDIA nForce3, Socket 754, audio 8ch ALC650, ATA 133, 2-x S-ATA, 8-X USB 2.0, 2хСОМ, LAN 10/100, AGP 8x, ATX