Автоматизация

Содержание

 

	Введение. Исходные данные на проектирование	4
1.	Разработка функциональной схемы автоматизации	7
2.	Выбор и обоснование приборов и схем автоматизации	9
3.	Выбор контроллера и модулей ввода-вывода	12
	Заключение	14
	Список использованных источников	15

 

 

Введение

Управление любым технологическим  процессом или объектом в форме  ручного или автоматического  воздействия возможно лишь при наличии  измерительной информации об отдельных параметрах, характеризующих процесс или состояние объекта.

Технологические измерения  и измерительные приборы используются при управлении (ручном или автоматическом) многими технологическими процессами в различных отраслях народного хозяйства.

Средства измерений  играют важную роль при построении современных автоматических систем регулирования отдельных технологических параметров и  процессов (АСР) и особенно автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), которые требуют представления большого количества измерительной информации в форме, удобной для сбора, дальнейшего преобразования, обработки и представления ее, а в ряде случаев для дистанционной передачи в выше - или нижестоящие уровни иерархической структуры управления различными производствами.

В пищевой промышленности широко применяются общепромышленные приборы и средства автоматизации для измерения и автоматического регулирования температуры, давления, расхода, уровня и т.д., а также специальные приборы – влагомеры, жиромеры, спиртометры и т.д. (в основном приборы и средства автоматизации для анализа состава и свойств исходного сырья, полуфабрикатов и готовых пищевых продуктов).

Использование измерительных  устройств – приборов, измерительных  преобразователей и других технических  средств – способствует техническому прогрессу, росту производительности труда и повышению культуры производства.

Целью данной курсовой работы является ознакомление с принципами построения современных систем автоматизации технологических процессов, реализованных на базе промышленных контроллеров и ЭВМ.

В ходе выполнения работы решаются следующие задачи:

- ознакомление с методикой разработки функциональных схем автоматизации технологических процессов, на базе серийно выпускаемых приборов и промышленных контроллеров;

- ознакомление с характеристиками современных приборов и cсредств автоматизации;

- изучение основных подходов к обоснованному выбору приборов и технических средств автоматизации;

- изучение действующих стандартов и других нормативных документов регламентирующих правила оформления технической документации по автоматизации технологических процессов.

 

Исходные данные для проектирования

Исходный продукт охлаждается  до температуры 0-2  °С в установке глубокого охлаждения 1. Далее продукт поступает в трехступенчатый фильтр (ступени Ф1, Ф2, Ф3) насосом Н1. После фильтрации готовый продукт поступает в резервуар 2 для хранения либо на розлив. Во избежание попадания в резервуар кислорода в него под давлением закачивается углекислый газ.

 

Перечень измеряемых и регулируемых переменных 

1. Автоматическое регулирование:
• Температура продукта на выходе 1 расходом хладагента;
• Расход продукта на входе в 2;
• Расход продукта на входе в Ф1 по давлению в фильтре Ф1; 
2. Измерение и регистрация на ЭВМ:
• Температура продукта на входе 1;
• Давление в фильтрах Ф1, Ф2, Ф3;
• Расход готового продукта;
• Величина рН готового продукта на выходе из Ф3; 
3. Измерение:
• Величина рН готового продукта на выходе из Ф3;
• Давление в фильтре Ф3;
• Температура продукта на выходе из 1; 
4. Сигнализация:
• Уровень в резервуаре 2;
• Давление в фильтре Ф1;
• Концентрация кислорода в готовом продукте; 
5. Автоматическая блокировка:
• Отключение электродвигателя насоса по давлению в Ф1;
• Отключение подачи продукта по величине рН на выходе из Ф3;

6) Управление:

• Управление клапаном розлива.

 

Значения контролируемых параметров:

- температура продукта в секции 1: 0-2 °С;

- расход продукта: 3 т/ч = 3 м³/ч;

- расход хладагента: 2 м³/ч;

- давление продукта: 5кгс/см²;

- давление хладагента: 5 кгс/см²;

- уровень в сборниках: 1м.

 

Расчет диаметров  трубопроводов

Диаметр трубопроводов  можно определить по расходу продукта:

 

d_вн = , м,       (1)

 

где Q – расход продукта, м³/с;

W – скорость продукта (жидкости), м/с;

dвн – внутренний диаметр трубопровода, м.

Оптимальная скорость прохождения  жидкости соответствует минимуму эксплуатационных расходов. Поэтому при расчете трубопроводов скорость движения ориентировочно может быть принята в следующих интервалах:

Движение жидкости при подаче насосом, м/с                                  1-2,5

Движение самотеком, м/с                                                                  0,1-0,5

Для газов, м/с                                                                                     5-20

Для паров, м/с                                                                                    15-40

Произведем расчет внутреннего диаметра трубопровода для подачи хладагента. Объемный расход воды Q = 2 м³/ч =0,0006 м³/с. Скорость движения хладагента по трубопроводу принимаем W = 0.3 . Расчет производим по формуле (1):

 

d_вн = = 0,05

 

Принимаем для подачи воды стальные нержавеющие трубы из пищевой стали с внутренним диаметром dвн = 50мм.

Произведем расчет внутреннего  диаметра трубопровода для расхода продукта, поступающего в установку 1 и далее с помощью насоса в трехступенчатый фильтр. Объемный расход продукта, поступающего в фильтр с помощью насоса принимаем Q = 3 м³/ч=0,0009м³/с. Скорость движения продукта по трубопроводу принимаем W = 2м/с. Расчет производим по формуле (1):

d_вн = = 0,024

Принимаем для подачи продукта стальные нержавеющие трубы из пищевой стали с внутренним диаметром dвн =  50 мм.

Произведем расчет внутреннего  диаметра трубопровода для расхода продукта, поступающего из фильтра самотёком. Объемный расход продукта принимаем Q = 3 м³/ч=0,0009 м³/с. Скорость движения продукта по трубопроводу принимаем W = 0,5 м/с. Расчет производим по формуле (1):

 

d_вн = = 0,048

Принимаем для подачи продукта стальные нержавеющие трубы из пищевой стали с внутренним диаметром dвн =  50 мм.

 

Исходя из расчета для всех трубопроводов выбираем стандартные выпускаемые промышленностью нержавеющие трубы для пищевых веществ  dвн =  50 мм.

 

1.Разработка функциональной  схемы автоматизации

Для регулирования температуры продукта расходом хладагента подобрали термопреобразователь сопротивления ТСМ Метран-203 (поз. 6а), подобрали данный прибор, т.к. он работает с газообразными и жидкими неагрессивными средами. Данный прибор может работать в паре с автоматическим миллиамперметром КПУ-1-501 (поз. 6б), подобрали этот прибор, т.к. он может работать с термопреобразователем сопротивления и является показывающим миллиамперметром. Для регулирования подобрали прибор регулирующий Р25.2.1(2) (поз. 6в), у которого входные сигналы: 2 входа термопреобразователей градуировок 21 и 23 или унифицированных сигналов 0-5, 0-20 мА, сигнал подается на вход модуля аналогового ввода контроллера. Регулирование осуществляется при помощи клапана электромагнитного РТЭК-6 (поз. 6е), подобрали именно электромагнитный исполнительный механизм, т.к. он используется в позиционных системах регулирования. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода через магнитный пускатель (поз. 6г).

Для регулирования расхода продукта на входе в  емкость 2 подобрали диафрагму измерительную ДКС 0,6-50 (поз. 8а), затем сигнал поступает на дифманометр бесшкальный ДМ -Э1 (поз. 8б), подобрали именно этот прибор, т.к. он может работать с диафрагмой и имеет электрический выход 0-5 мА. Для регулирования подобрали прибор регулирующий Р25.2.1(2) (поз. 8в), у которого входные сигналы: 2 входа термопреобразователей градуировок 21 и 23 или унифицированных сигналов 0-5, 0-20 мА, сигнал подается на вход модуля аналогового ввода контроллера. Регулирование осуществляется при помощи клапана электромагнитного РТЭК-6 (поз. 8е), подобрали именно электромагнитный исполнительный механизм, т.к. он используется в позиционных системах регулирования. Управляющие импульсы подаются на двигатель этого механизма с модуля дискретного вывода через магнитный пускатель (поз. 8г).

Регулирование расхода продукта после насоса по давлению в фильтре Ф1 осуществляется при помощи сильфонного дифманометра с электрическим выходным сигналом 0-5 или 0-20 мА, выходной сигнал линейный по перепаду давления (поз. 3а). Для регулирования подобрали прибор, регулирующий Р25.2.1(2) (поз. 3б), у которого входные сигналы: 2 входа термопреобразователей градуировок 21 и 23 или унифицированных сигналов 0-5, 0-20 мА, сигнал подается на вход модуля аналогового ввода контроллера.

Для измерения и регистрации на ЭВМ температуры охлаждения подобрали термопреобразователь сопротивления ТСМ Метран-203 (поз. 1а), подобрали данный прибор, т.к. он работает с газообразными и жидкими неагрессивными средами. Данный прибор может работать в паре с автоматическим уравновешенным мостом КСМ2-079 (поз. 1б), сигнал подается на вход модуля аналогового ввода контроллера.

Для измерения и регистрации давления в фильтрах Ф1, Ф2, Ф3 подобрали сильфонный дифманометр с электрическим выходным сигналом 0-5 или 0-20 мА, выходной сигнал линейный по перепаду давления (поз. 3а, 4а, 5а). Далее - автоматический уровновешенный мост показывающий и самопишущий КСМ2-079(поз. 3б,4б,5б). Может комплектоваться дополнительными устройствами: двухконтактным сигнализирующим и устройством с электрическим выходом 0-5 мА без линеаризации.

Для измерения и регистарции расхода готового продукта подобрали диафрагму измерительную ДКС 0,6-50 (поз. 2а), затем сигнал поступает на дифманометр бесшкальный ДМ - Э1 (поз. 2б), подобрали именно этот прибор, т.к. он может работать с диафрагмой и имеет электрический выход 0-5 мА. Далее - автоматический уровновешенный мост показывающий и самопишущий КСМ2-079(поз. 2в). Может комплектоваться дополнительными устройствами: двухконтактным сигнализирующим и устройством с электрическим выходом 0-5 мА без линеаризации, сигнал подается на вход модуля аналогового ввода контроллера.

Для измерения и регистрации величины рН готового продукта на выходе из фильтра Ф3 подобрали измерительную систему рН РН 200, имеющий цифровую индикацию  по месту и выходной сигнал: 4…20 мА. Пределы измерения: 0…14 ед. рН. Погрешность ±0,1 ед. рН (поз. 7а), подобрали данный прибор, т.к. он работает с жидкими неагрессивными средами Т=-5…105 °С, Р=0…500 кПа, сигнал подается на вход модуля аналогового ввода контроллера.

Для измерения давления продукта в фильтре Ф3 подобрали манометр показывающий ОБМ1-100 (поз. 12а), пределы измерения 0…6 кГс/см² .

Измерение сигнализации верхнего уровня в емкости 2 осуществляется уровнемером буйковым (поз. 9а). Далее - сигнализатор предельного уровня Еchoel 910 (поз. 9б). Для сигнализации предельно допустимого верхнего уровня на щит установлена сигнальная лампа HL2, сигнал подается на вход модуля дискретного вывода контроллера.

Автоматическая блокировка отключения насоса при крайних значениях давления в фильтре Ф1 осуществляется при помощи пускателя магнитного (поз. 3е) и кнопки (поз. 3д).

Автоматическая блокировка отключения подачи продукта на розлив по величине рН осуществляется при помощи пускателя магнитного (поз. 7б) и кнопки (поз. 7в), сигнал с которого подается на клапан (поз. 7г).