Автоматизации процесса приготовления диффузионного сока свеклосахарного производства

Из дефекатора 25 сок  самотеком поступает в аппарат 26 на 2-ю сатурацию, обрабатывается там  в течение 10 мин. диоксидом углерода до оптимальной щелочности 0,015-0,020% СаО (рН 9,2-9,5) и насосом перекачивается в напорный сборник 27, расположенный над листовыми фильтрами 18 на высоте, обеспечивающей рабочий напор около 0,07 МПа.

После фильтров сок 2-й  сатурации сульфитируется диоксидом  серы в   сульфитаторе, до рН 8,5-9,0 (щелочность 0,005-0,010% СаО) и направляется на сгущение в выпарную установку.

Рисунок 2.2 Структурная схема процесса очистки диффузионного сока с холодной прогрессивной преддефекацией и комбинированной холодно-горячей основной дефекацией

 

 

 

 

2.2 Выбор датчиков

 

Термоэлектрические преобразователи  Метран-2000:

Внесены в Госреестр  средств измерений под №38549-08, сертификат №РОСС RU.ГБ05.В02299. Код ОКП 42 1150, ТУ 4211-016-51453097-2008.

Назначение: термоэлектрические преобразователи (далее ТП) Метран-2000 предназначены для измерения температуры различных сред во многих отраслях промышленности, а также в сфере ЖКХ и энергосбережения. Использование ТП допускается в нейтральных, а также агрессивных средах, по отношению к которым материалы, контактирующие с измеряемой средой, являются коррозионностойкими.

Количество чувствительных элементов: 1.

- Тип ТП (буквенное обозначение НСХ): ТХА (К), ТНН (N), ТПП(S), ТПР(B).

- Класс допуска: 2 (по ГОСТ 6616).

- Диапазон измеряемых температур: в зависимости от НСХ и конструктивного исполнения,

Исполнения:

- общепромышленное;

- взрывозащищенное с видом взрывозащиты - "взрывонепроницаемая оболочка d", маркировка взрывозащиты 1ЕхdIIСТ6 Х или 1ЕхdIIСТ5 Х по ГОСТ Р 51330.0

Рабочий спай: изолированный, неизолированный.

Степень защиты от воздействия пыли и воды (по ГОСТ 14254):

IP65 (для исполнений с соединительной  головкой);

P5Х (для исполнений без соединительной  головки).

Климатическое исполнение:

У1, У1.1 по ГОСТ 15150, но для работы при температуре окружающего воздуха в диапазоне:

- от -55 до 85°С;

- от -40 до 60°С - для исполнения Ехd температурного класса Т6;

- от -40 до 75°С - для исполнения Ехd температурного класса Т5;

ТЗ, ТС1 по ГОСТ 15150, но для работы при  температуре окружающего воздуха в диапазоне:

- от -10 до 85°С;

- от -10 до 60°С - для исполнения Ехd температурного класса Т6;

- от -10 до 75°С - для исполнения Ехd температурного класса Т5;

ТВ1, ТМ1 по ГОСТ 15150, но для  работы при температуре окружающего  воздуха в диапазоне:

- от 1 до 85°С;

- от 1 до 60°С - для исполнения Ехd температурного класса Т6;

- от 1 до 75°С - для исполнения Ехd температурного класса Т5.

Межповерочный интервал:

Метран-2000 с НСХ К, S, В - 1 год;

Метран-2000 с НСХ N - 2 года;

методика поверки - в  соответствии с ГОСТ 8.338.

Средний срок службы:

Метран-2000 с НСХ К - не менее 3 лет;

Метран-2000 с НСХ N - не менее 4 лет.

Средний ресурс при номинальной  температуре применения: Метран-2000 с НСХ S, B - не менее 6000 ч.

Гарантийный срок эксплуатации: 18 месяцев со дня ввода в эксплуатацию.

Измеритель температуры  и влажности на базе модуля RS2-5.76 c датчиками серий SHT1x / SHT7x швейцарской  фирмы SENSIRION.

 Для работы с  датчиками выбран модуль RS2-5.76.

 Модуль имеет гальванически  развязанный интерфейс RS485, позволяющий  подключаться к сети RS485 c удалением  до 1200м. Поскольку RS485 позволяет  подключать до 32 (128) узлов, можно  объединять множество подобных  модулей. Кроме этого модуль имеет собственный выпрямитель и стабилизатор питания, что позволяет питать все устройство от источника AC/DC 9…12V.

 Если для подключения  к компьютеру требуется другой  тип интерфейса : RS232 или RS422, то  необходимо выбрать другой тип  модуля : RS2-5.74 или RS2-5.75 соответственно.

 В данном примере  использован один датчик SHT10. Модуль  позволяет подключить до 7 датчиков.

SHT10 подключается четырьмя  линиями: +5В, 0В, SCK, DATA.

 Модуль производит  подачу соответствующих команд  в SHT10 и чтение результатов, а также нормализацию и термокомпенсацию результатов измерения. Результаты измеренных и нормализованных температуры и влажности, располагаются в ячейках RAM модуля в плавающем формате стандарта IEEE754 и могут быть считаны через интерфейс.

 Для наглядности процесса измерения к модулю подключен алфавитно-цифровой ЖКИ. Измеренные результаты выводятся и на него с точностью до 0.01.

 ЖКИ подключается  с использованием режима обмена  по 4-х битной шине с использованием  всего 9-ти линий: +5В, 0В, RS,R/W,E,D4-7.

 Применение ЖКИ  позволяет использовать перечисленный  набор как законченный измеритель  температуры и влажности. 

 

2.3 Выбор исполнительных механизмов

 

Для выбора исполнительных устройств целесообразно воспользоваться  следующей методикой: сначала выбираются регулирующие органы, а затем с учетом требуемых усилий исполнительные механизмы. В связи с тем, что разрабатываемая АСУТП относится к электрическим системам, исполнительные механизмы также должны относится к классу электрических. При использовании пневматических ИМ возникает необходимость применения преобразователей сигнала из унифицированного электрического в унифицированный пневматический, что может снизить точностные и надежностные параметры АСУТП.

Регулирующие органы:

Для регулирования расхода диффузионного сока на дефекацию применяют регулирующий орган заслоночного типа марки ПРЗ. Применение РО указанного типа объясняется преимуществами заслоночных устройств и давлением на участке <0,25 МПа. Кроме того, допускается не герметичность перекрытия потока. Место установки РО - трубопровод диффузионного сока перед расходомером.

По тем же причинам применить заслонку марки ПРЗ  для регулирования расхода сока возврата 1-й сатурации. Место установки - трубопровод сока возврата перед расходомером.

Для регулирования расхода известкового молока в 6-ю зону преддефекатора, на дефекацию 1-й сатурации, на дефекацию 2-й сатурации использовать заслонки типа ПРЗ. Места установки приборов - на соответствующих трубопроводах после расходомера известкового молока.

Для регулирования подачи пара в подогреватели диффузионного сока перед горячими дефекаторами 1-й и 2-й ступеней, а также после первой сатурации перед фильтрацией использовать регулирующие клапаны с электрическими исполнительными механизмами типа 25ч931нж, которые специально предназначены для управления потоком пара и воды. Места установки исполнительных устройств - трубопроводы пара на соответствующие подогреватели.

Регулирование подачи углекислого газа в 1-й и 2-й сатураторы осуществлять диафрагмовыми регулирующими органами типа 25ч36эм (н.з.). Места установки - на трубопроводах подачи CО₂, в соответствующие сатураторы.

Исполнительные механизмы:

При расчете усилий, необходимых  для привода регулирующих органов использовался номографический метод. Исполнительные механизмы выбирались с учетом рассчитанных усилий и необходимого запаса прочности.

Для РО расхода диффузионного сока на дефекацию необходимо усилие 32 Н*м, поэтому для привода использовать однооборотный исполнительный механизм типа МЭО-40/10 (25)-0,25.

Для РО расхода сока возврата 1-й сатурации необходимо усилие 18 Н*м, поэтому для привода необходимо использовать однооборотный исполнительный механизм типа МЭО-40/10 (25)-0,25.

Для РО расхода известкового молока в 6-ю зону преддефекатора необходимо усилие 7 Н*м, поэтому для привода нужно использовать однооборотный исполнительный механизм типа МЭО-16/10 (25)-0,25.

Для РО расхода известкового молока на дефекацию 1-й сатурации необходимо усилие 12 Н*м, поэтому для привода нужно использовать однооборотный исполнительный механизм типа МЭО-16/10 (25)-0,25.

Для РО расхода известкового молока на дефекацию 2-й сатурации необходимо усилие 10 Н*м, поэтому для привода необходимо использовать однооборотный исполнительный механизм типа МЭО-16/10 (25)-0,25.

В качестве исполнительных механизмов для регулирования подачи газа в сатураторы - применить МЭО-40/10 (25)-0,25.

Все исполнительные механизмы  подключаются к контроллеру через  соответствующие усилители мощности.

Таблица 2.1Техническая характеристика однооборотных электрических

исполнительных механизмов

Тип	Номинальный вращающий момент на выходном валу, Н*м	Время полного хода выходного вала, с	Потребляемая мощность, Вт	Габаритные размеры, мм
МЭО-16/10(25;63)-0,25	16	10; 25; 63	25	234х234х213
МЭО-40/10(25;63)-0,25	40	10; 25; 63	40	366х356х325

 

2.4 Выбор контроллера

 

Контроллер TSX Premium 57 102 является полностью модульным. Он  
состоит из шасси, модулей источника питания, процессора, дискретных и аналоговых входов-выходов и других модулей.

Шасси:

Контроллер имеет 2 типа шасси:

- стандартное, на 6, 8 и  12 позиций. Они могут образовывать  отдельный ПЛК ограниченный одиночным  шасси.

- расширяемое, на 4, 6, 8 и 12 позиций. Они могут образовывать  ПЛК содержащий максимум 8 шасси.

Шасси (рисунок 3.7) состоят из:

1 Металлической пластины, которая служит как:

- основание для электронной карты шины X Bus и защиты шины от помех,

- основание модулей,

- механическое усиление шасси.

2 Апертуры для закрепления штырьков модуля,

3 48-штырьковый охватывающий 1/2 DIN соединитель для подключения каждого модуля к шасси,

4 Отверстия с внутренней резьбой для винта крепления модуля,

5 Апертура, которая гарантирует правильное расположение источника питания. Так как модуль источника питания имеет выступ на тыльной стороне панели, его невозможно установить в другой позиции.

6 Отверстия достаточно большие, чтобы использовать винты М6 для крепления шасси на основании.

7 Место для маркировки  адреса шасси.

8 Место для маркировки  сетевого адреса стации.

9 Клемма для заземления  шасси.

10 Микропереключатели для кодирования адреса  шасси (только  на расширяемых шасси).

11 Охватывающий 9-штырьковый SUB D соединитель для подключения  шины X Bus к другим шасси (только  на расширяемых шасси).

Рисунок 3.7 Расширяемое шасси на 12 позиций

 

Шасси обеспечивают  следующие функции:

Механические функции:

Они используются для  установки модулей ПЛК (модулей  источников питания, процессоров TSX/PMX, дискретных/аналоговых I/O, модулей специальных функций). Они могут быть установлены в щитах, на каркасах или панелях.

   Электрические  функции:

Шасси имеет общую шину, называемую X Bus, по которой распространяется:

-питание модулей,  которые установлены в отдельных шасси;

 -сигналы и данные для целой станции ПЛК, если она включает ряд шасси.

Модули питания:

Каждое шасси требует  установки модуля источника питания, различаемые по типу сети питания, от переменного - АС или постоянного - DC тока, и мощностью, требуемой для питания шасси.

Модули питания имеют два формата:

- стандартный формат, для модулей TSX PSY 2600 и TSX PSY 1610 ,

- двойной формат, для модулей TSX PSY 5500/3610/5520 .

Модуль питания (рисунок 3.8) содержит:

1 Дисплейный блок, включающий:

- индикаторную лампу OK (зеленая), включена, если напряжение присутствует и в норме,

- индикаторную лампу BAT (красная), включена, если батарейка отсутствует или неисправна,

- индикаторную лампу24V (зеленая), включена, если напряжение питания датчиков присутствует. Эта индикаторная лампа присутствует в модулях переменного тока TSX PSY 2600/5500.

2 Кнопку карандашного типа RESET для вызова теплого рестарта приложения.

3 Слот для установки батарейки, обеспечивающей хранение данных в оперативной памяти RAM процессора.

4 Крышку для защиты лицевой панели модуля.

5 Выводы под винт для подключения:

- сети питания,

- контактов сигнального реле,

- питания датчиков для модулей TSX PSY 2600/5500 питания AC.

6 Хомут для крепления кабеля,

7 Предохранитель, размещенный под модулем,

8 Селектор напряжения 110/220 вольт, установленный на источниках переменного тока TSX PSY 5500. При поставке селектор установлен в 
положение 220. 

Рисунок 3.8 Модули источника питания

 

Процессоры:

Каждый ПЛК имеет  процессор, который выбирается в  зависимости от:

-  типа установки:  установленный на шасси (стандартного или двойного формата) или встроенный в PC;