Описание автоматизации технологического процесса

ВТУ.220200.62.4.0.13.14.ПЗ

Таблица 3 Конфигурация МПК SIMATIC S7-200

 

 

Модуль  контроллера	Обозначение  по каталогу заказа	Параметр  выбора	Значение  параметра	Кол-во модулей
Центральный процессор	CPU 224   6ES7214-1BD23-0XB0	Количество модулей расширения	7	1
		Количество встроенных входов-выходов	14DI/10DO
		Количество встроенных портов RS–485	1
Модуль ввода-вывода аналоговых сигналов	EM 235 6ES7 235-0KD22-0XA0	Количество аналоговых входов-выходов	4AI/1AO	3
Модуль ввода  аналоговых сигналов	EM 231 6ES7 231-0HC22-0XA0	Количество аналоговых входов	4AI	1
Модуль вывода аналоговых сигналов	EM232 6ES7 232-0HD22-0XA0	Количество аналоговых выходов	2AO	1
Кабель с поддержкой мультимас- терного режима работы USB/PPI	USB/PPI   6ES7 901-3DB30-0XA0	Длина кабеля	5 м	1
Блок питания аналоговых датчиков	МЕТРАН-608М 024–25–DIN	Количество каналов	8	2
Блок питания дискретных датчиков	SITOP power 24В/3.5А	Количество каналов	4	1

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

ВТУ.220200.62.4.0.13.14.ПЗ

8.3 Верхний уровень автоматизации

 

 

На  верхнем уровне АСУТП расположена  станция оператора. Станция оператора  должна удовлетворять высоким требованиям  по надежности, быстродействию и функциональным возможностям.

Конфигурация  станции оператора приведена в таблице 4.

 

Таблица 4 Конфигурация станции оператора

 

Оборудование	Обозначение
Материнская плата	ASUS P8P67, Intel P67
Центральный процессор	Intel Core i3-2100 3100Mhz
Оперативная память	4Gb DDR3 1600Mhz Corsair Vengeance
Жёсткий диск	500Gb Seagate Barracuda SATA-3, 6Gb/s, 16 Mb
Видеокарта	1024Mb NVIDIA GeForce GTX 550 Ti
Корпус	ATX IN WIN EC028, 450W
Монитор	Samsung E1920NR19”black
«Мышь»	A4tech SWOP-80, USB+PS/2, optical, 8кн, 800 dpi
Клавиатура	Logitech Deluxe 250 (967642-0112), PS/2
Дисковод	DVD-R/RW Sony NEC Optiarc AD-7283S
Сетевой адаптер	1000Mbit/s Intel Gigabit LAN
Источник БП	Ippon Black Power Pro800, 480W
Принтер	HP LaserJet Pro P1102, A4, 600x600dpi

 

Программное обеспечение предлагаемой системы  автоматизации включает в себя программное  обеспечение контроллера и станции  оператора.

На  рабочей станции предлагается наличие  программных средств, приведенных в таблице 5

.

Таблица 5 Программное обеспечение

 

Тип программного обеспечения	Оборудование
Операционная система	Microsoft Windows XP SP3
SCADA-система	WinCCv7.0 RunTime
Средства программирования контроллера	STEP 7 Micro/Winv4.0

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

ВТУ.220200.62.4.0.13.14.ПЗ

9 Функциональная схема автоматизации

 

 

Функциональная  схема автоматизации (ФСА) является основным техническим документом проекта автоматизации, определяющим структуру системы управления технологическим процессом, а также оснащение его средствами автоматизации. ФСА представляет собой чертеж, на котором схематически, условными обозначениями изображены технологические аппараты (пастеризатор), машины (насосы), трубопроводы, средства автоматизации (приборы, регуляторы, клапаны, вычислительные устройства), и показаны связи между ними. При этом вспомогательные устройства не показываются.

Рассматриваемый технологический процесс представлен  на чертеже 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

ВТУ.220200.62.4.0.13.14.ПЗ

10 Разработка структурной схемы АСУ ТП

 

 

Наибольшая  эффективность управления достигается  при объединении отдельных систем, действующих на предприятии, в единую интегрированную АСУ, сочетающую функции управления технологическими процессами (блоками, установками) с функциями управления процессами производства в целом. Такая интеграция систем управления дает возможность существенно повысить эффективность производства, поскольку общий системный эффект значительно превышает простую сумму эффектов раздельно функционирующих систем.

Структура АСУ  ТП определена, исходя из характеристик  технологических процессов установки, номенклатуры и характеристик технологического оборудования, а также выполняемых  системой функций. Структурная схема  представлена на рисунке 4 и плакате  №2.

АСУ ТП является системой централизованного контроля и управления технологическим процессом пастеризации молока. с функционально распределённой, территориально сосредоточенной иерархической структурой.

АСУ ТП включает в свой состав три уровня управления:

• верхний уровень – уровень оперативного персонала (операторов-технологов) установки;
• нижний уровень – уровень системы автоматического управления (САУ) и систем противоаварийной защиты (ПАЗ) установок;
• уровень полевого оборудования КИП и А.

Первые два  уровня системы располагаются в  операторном помещении цеха с  целью обеспечения удобства обслуживания ПТК и защита его от несанкционированного доступа.

Верхний уровень  системы. Функции управления на уровне операторов-технологов установки выполняются  в автоматизированном режиме реального  времени.

На уровне операторов-технологов с использованием программно-технических средств  АСУ ТП осуществляется оперативный  контроль за текущим состоянием и режимами работы технологического оборудования, изменение режимов его работы (при необходимости), выдача уставок по регулированию технологических параметров, дистанционное управление исполнительными механизмами, обмен информацией с нижним уровнем системы.

Реализация  функций верхнего уровня АСУ ТП осуществляется с автоматизированного рабочего места оператора-технолога, оборудованного операторской (рабочей) станцией.

АРМ оператора-технолога  размещается в операторной и объединяется в полносвязанную (mesh) локальную вычислительную сеть.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

24

ВТУ.220200.62.4.0.13.14.ПЗ

Рисунок 1 – Структурная схема АСУ ТП

 

 

Нижний уровень  системы. На уровне САУ и системы ПАЗ в автоматическом режиме обеспечивается контроль, регулирование и управление технологическими процессами, поддержание заданных режимов работы.

Нижний уровень  АСУ ТП строится по организационно–технологическому  принципу и состоит из системы  автоматического управления установки  и системы противоаварийной защиты. Система включает в свой состав специальные  технические средства контроля и  управления (ПЛК, модули ввода/вывода, коммуникационные модули, агрегатная автоматика и т.п.), устанавливаемые  в аппаратном помещении операторной.

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

25

ВТУ.220200.62.4.0.13.14.ПЗ

11 Схема сигнализации и блокировок

 

 

Рассмотрим  блокировку насоса по уровню воды в  ёмкости Б-1. Если в баке упал уровень  воды, то срабатывает сигнализатор уровня, с выхода которого подается дискретный сигнал на вход контроллера.  Контроллер обрабатывает полученный сигнал и выдает выходной дискретный сигнал,  отключая насос Н-1.

Рассмотрим  контур регулирования температуры  нагревающей воды в пастеризаторе. Техническая вода поступает из ёмкости  Б-1 в теплообменную секцию пастеризатора, где осуществляется её нагрев (греющим  паром). Термометр сопротивления посылает с выхода аналоговый сигнал, который поступает в контроллер через модуль аналоговых входных сигналов ЕМ235(1). Контроллер обрабатывает сигнал и посылает выходной аналоговый сигнал через модуль ЕМ235(1) на вход электропневматического преобразователя, который преобразует электрический сигнал в пневматический и подаёт его на вход МИМ. Последний изменяет степень открытия клапана подачи греющего пара. В зависимости от изменения степени открытия клапана подачи греющего пара меняется температура оборотной воды. Вода, в свою очередь, поступает в следующую секцию пастеризатора, где осуществляет нагрев молока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

26

ВТУ.220200.62.4.0.13.14.ПЗ

Заключение

 

 

В данном курсовом проекте было проанализировано производство автоматического управления технологическим процессом пастеризации молока.

В работе проводилось  описание технологического процесса: приводятся краткие, но достаточные сведения о технологическом процессе и его аппаратурном оформлении; его значение в промышленности; приводился перечень технологических параметров, их номинальных значения. Проводился анализ технологического процесса как объекта управления. Были выбраны приборы и средства автоматизации, для регулирования параметров указанных в регламенте.

Разработаны функциональная схема автоматизации, структурная схема АСУ ТП. Составлена спецификация оборудования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

27

ВТУ.220200.62.4.0.13.14.ПЗ

Список использованных источников

 

 

1. ГОСТ 2.104-68. ЕСКД. Основные надписи.
2. ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
3. ГОСТ 2.106-68. ЕСКД. Текстовые документы.
4. ГОСТ 2.304-81. ЕСКД. Шрифты чертежные.
5. ГОСТ 2.701-84. ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
6. ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы.
7. ГОСТ 19.701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения.
8. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения.
9. ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования».
10. ГОСТ 12.4.009-83 ССБТ «Пожарная техника для защиты объектов.  Основные виды, размещение и обслуживание».
11. РТМ 25.445-81, справочник «Надежность изделий электронной техники для устройств народно-хозяйственного значения», ВНИИЭ, 1987 г.
12. Бусыгина Н.В., Бусыгин И.Г. Технология переработки природного газа и газового конденсата. – Оренбург: ИПК «Газпромпечать», 2002.
13. Дипломное проектирование. Учебное пособие/под ред. д.т.н., проф. В.И. Лачина. – Ростов-н/Д: «Феникс», 2003.
14. Клюев А.С. и др. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
15. Мееров М.В., Дианов В.Г.,  Теория автоматического регулирования и авторегуляторы. – М: «Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы», 1963.