Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Октября 2013 в 22:09, дипломная работа
У магістерській роботі розроблена система автоматизації процесу окислення анолону у виробництві адипінової кислоти на ВАТ “Рівнеазот”. Проектом передбачено створення системи автоматизації, яка забезпечує підтримку основних параметрів технологічного процесу в межах регламенту на основі заміни та підбору приладів, засобів та пристроїв автоматизації.
Вступ __________________________________________________________ 5
1. Техніко-економічне обґрунтування системи _____________________ 6
2. Аналіз технологічно-апаратурної схеми процесу _________________ 8
2.1. Технічна характеристика підприємства _____________________8
2.2. Опис технологічного процесу окислення анолону____________ 10
2.3. Технічна характеристика обладнання, що використовується в технологічному процесі окислення анолону ________________________ 18
2.4. Матеріальний та тепловий баланси технологічного об’єкта __ 20
2.5. Карта технологічних параметрів __________________________ 29
3. Проектування автоматизованої системи керування _______________31
3.1.Аналіз існуючої системи автоматизації та рівня автоматизації___31
3.2. Вибір структури системи управління та комплексу технічних засобів__________________________________________________________ 32
3.2.1. Характеристика засобів автоматизації, що застосовуються в процесі_________________________________________________________ 32
3.2.2 Технічні засоби автоматизації контролера _________________ 37 3.3. Опис функціональної схеми автоматизації ___________________ 46
3. 4. Розрахунок системи автоматизованого регулювання температури в кубовій частині колони ___________________________________________ 54
3.4.1 Вимоги до якісних показників функціонування САР _________ 54
3.4.2 Моделювання та оптимізація САР_________________________ 60
3.5. Дослідження динамічних характеристик контуру регулювання концентрації_____________________________________________________64
3.6. Розробка проекту автоматизації в TRACE MODE_____________ 76
3.7. Проектування зовнішніх електричних проводок _____________ 82
3.8. Опис компоновки і комутації щитів КВПіА _________________ 83
4. Розрахунок економічної ефективності ___________________________86
4.1. Техніко-економічні розрахунки ____________________________86
4.1.1. Одноразові капіталовкладення__________________________ 87
4.1.2. Експлуатаційні витрати _________________________________90
4.2. Розрахунок економічного ефекту __________________________91
4.3. Розрахунок терміну окупності ___________________________ 93
5. Охорона праці та захист навколишнього середовища _____________ 94
5.1. Організація охорони праці при роботах по автоматизації на ВАТ “Рівнеазот” ____________________________________________________ 94
5.2. Шкідливі речовини та заходи захисту _____________________ 97
5.3. Заходи та засоби індивідуального захисту _________________ 105
5.4. Розрахунок заземлюючого пристрою ______________________106
5.5. Розрахунок блискавкозахисту цеху ________________________108
Висновки ____________________________________________________ 111
Список використаної літератури _______________________________
I-7060 Модуль дискретного 4-канального вводу
і 4-канального виводу з ізоляцією
Основні характеристики:
конструкція: модуль з послідовним інтерфейсом;
монтаж на DIN рейку;
пластиковий корпус;
каналів дискретного вводу (всього):4; каналів дискретного виводу (всього):4.
Конструкція |
Модуль з послідовним інтерфейсом; Монтаж на DIN рейку; Пластиковий корпус | |
Інтерфейс | ||
Інтерфейс |
Тип |
RS-485 |
Швидкість передачі даних |
1200біт/сек; 2400біт/сек; 4800біт/сек; 9600біт/сек; 19200біт/сек; 38400біт/сек; 57600біт/сек; 115200біт/сек | |
Максимальна довжина лінії зв'язку |
1200м (Сегмент) | |
Протокол передачі даних |
Сумісний з протоколом ADAM-4000 | |
Макс. кількість модулів у мережі |
2048 | |
Дискретний ввід | ||
Каналів дискретного вводу |
Всього |
4 |
З ізоляцією |
4 | |
Гальванічна ізоляція |
3750В | |
Вхідна напруга |
Логічний 0 |
0..+1В |
Логічна 1 |
+4..+30В | |
Вхідний опір |
3кОм (0.5Вт) | |
Дискретний вивід | ||
Каналів дискретного виводу |
Всього |
4 |
Реле з нормально розімкнутими контактами (A) |
2 | |
Реле з перекидними контактами (C) |
2 | |
Гальванічна ізоляція |
1500В | |
Реле |
Максимальний струм, що комутирується, постійний |
2А@30В 0.6А@110В |
Максимальний струм, що комутирується, змінний |
0.6А@125В 0.3А@250В | |
Час вмикання |
3мс | |
Час вимикання |
1мс | |
Загальний час перемикання |
10мс | |
Кількість спрацьовувань |
500000 спрацьовувань | |
Процесор | ||
Вбудований процесор |
Сумісний з 8051 | |
Сторожовий таймер | ||
Сторожовий таймер |
Так | |
Роз’єми | ||
Роз’єми |
Гвинтові клеми | |
Живлення | ||
Напруга живлення |
+10...+30В | |
Споживча потужність |
1.3Вт | |
Умови експлуатації | ||
Умови експлуатації |
Температура |
-20..+75°С |
Розміри | ||
Розміри |
Довжина |
122мм |
Ширина |
72мм | |
Висота |
25мм |
Lagoon-3140 PC-сумісний промисловий контролер AMD188ES
40МГц, 512кб Flash, 256кб SRAM, 2xRS232, 1xRS485, 1xRS232/485, система програмування Trace Mode
Основні характеристики:
конструкція: пластиковий корпус;
спосіб монтажу: монтаж на DIN рейку, монтаж на стіні;
тип процесора: AMD188ES.
Конструкція |
Пластиковий корпус | |
Вид монтажу |
Монтаж на DIN рейку; Монтаж на стіні | |
Процесор | ||
Тип процесора |
AMD188ES | |
Максимальна частота процесора |
40МГц | |
Пам'ять | ||
Оперативна пам'ять |
Максимальний обсяг |
256кб |
Встановлено |
256кб | |
Енергонезалежна пам'ять |
Максимальний обсяг |
2кб |
Встановлено |
2 | |
Тип |
EEPROM | |
Електронний диск |
Установлено |
512кб |
Максимальний обсяг |
512кб | |
Тип |
Flash | |
Інтерфейс | ||
Послідовний інтерфейс |
Тип |
2xRS232; RS485; RS232/RS485 |
Максимальна швидкість |
115200біт/сек | |
Роз’єми |
DB9; Гвинтові клеми | |
Таймери | ||
Годинник реального часу |
Так | |
Сторожовий таймер |
1.6 сек |
Роз’єми | |||
Роз’єм |
Живлення |
Гвинтові клеми | |
Інші |
DB9; Гвинтові клеми | ||
Керування і індикація | |||
Індикатори |
Світлодіоди | ||
Живлення | |||
Напруга живлення |
+10...+30В | ||
Споживча потужність |
3Вт | ||
Програмне забезпечення | |||
Програмне забезпечення |
Операційна система |
DOS | |
Системне |
Бібліотека програмування | ||
Інструментальна система |
Trace Mode | ||
Умови експлуатації | |||
Умови експлуатації |
Температура |
-20..+75°С | |
Розміри і вага | |||
Розміри |
Ширина |
72мм | |
Висота |
122мм | ||
Глибина |
25мм | ||
Вага |
0.2кг |
Функціональна схема систем автоматизації технологічних процесів є документом, що визначає структуру і характер систем автоматизації технологічних процесів, а також оснащення їхніми приладами і засобами автоматизації. На функціональній схемі дано спрощене зображення агрегатів, що підлягають автоматизації, а також приладів, засобів автоматизації і керування, які зображенні умовними позначеннями за діючими стандартами, а також лінії зв'язку між ними.
Схема автоматизації технологічного процесу окислення передбачає:
1) 6 контурів регулювання, реєстрації, сигналізації, блокування параметрів:
- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації співвідношення суміш циклогексанону та циклогексанолу - розчин азотної кислоти;
- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації автономного контуру подачі реакційного розчину;
- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації витрати каталізатора;
- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації тиску вверху віддувної колони;
- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації рівня віддувної колони;
- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації рівня розширювача.
2) 4 контури регулювання,
- автоматичного регулювання, реєстрації, блокування, сигналізації при виході тиску анолону у трубопроводі за допустимі межі;
- автоматичного регулювання, реєстрації, блокування, сигналізації при виході температури внизу реактора за допустимі межі;
- автоматичного регулювання,
- автоматичного регулювання,
3) 7 контурів реєстрації, сигналізації параметрів:
- контур реєстрації, сигналізації витрати повітря з атмосфери;
- контур реєстрації, сигналізації якості каталізатора;
- контур реєстрації, сигналізації тиску внизу віддувної колони;
- контур реєстрації, сигналізації температури вверху ректифікаційної колони;
- контур реєстрації, сигналізації тиску посередині ректифікаційної колони;
- контур реєстрації, сигналізації рівня внизу віддувної колони;
- контур реєстрації, сигналізації рівня внизу ректифікаційної колони;
Детальний опис контурів.
Детальний опис контурів ведемо по функціональній схемі автоматизації, зображений на листі №2 і в додатку 2 схемі підключення до контролера, а детальний опис засобів контролю і автоматизації в таблиці 2.1.
Контур №1.
Регулювання співвідношення витрат суміші циклогексанону та циклогексанолу - розчин азотної кислоти.
Витрата циклогексанону та циклогексанолу вимірюється витратоміром (поз. 1-1) Sima FC 2.1, уніфікований сигнал поступає до блоку аналогового вводу ІС7017 на пін №1, а витрата розчину кислоти вимірюється витратоміром (поз. 1-4) Sima FC 2.1, уніфікований сигнал якого поступає до блоку аналогового вводу ІС7017 на пін №2, який відправляє сигнал до контролера, де отримане співвідношення двох витрат обробляється за допомогою FBD програм, порівнюється із заданим співвідношенням і формується регулюючий сигнал , який потрапляє на блок аналогового виводу ІС7024 на пін №19( розчину кислоти) звідки регулюючий сигнал іде на виконавчий механізм МЕО-К-1000/63-0,25к (відповідно змінюючи подачу розчину кислоти, щоб забезпечувалося задане співвідношення суміші циклогексанону та циклогексанолу - розчин кислоти). Контролер при виявленні відхилення від заданого співвідношення формує сигнал на зменшення чи збільшення витрати потоку розчину кислоти. При виході витрати суміші циклогексанону та циклогексанолу за задані значення сигнал з контролера іде на блок аналогового виводу ІС7024 і з піну №23 іде сигнал на виконавчий механізм МЕО-К-1000/63-0,25к на закривання, на припинення подачі суміші циклогексанону та циклогексанолу . Одночасно сигнал з контролера іде на блок дискретного виводу з лінів №26,27 ідуть регулюючі сигнали на 4 електромагнітні вентилі марки РКЄТ-25. Відповідно на відсікання і скидання суміші циклогексанону та циклогексанолу у піддон.
Контур №2.
Регулювання тиску суміші циклогексанону та циклогексанолу .
Тиск суміші циклогексанону та циклогексанолу вимірюється на трубопроводі датчиком тиску (поз 2-1) марки DMP331, який відправляє уніфікований сигнал до блоку аналогового вводу ІС7017 на пін №3, який відправляє сигнал до контролера, де отримане значення обробляється за допомогою FBD програм та порівнюється із заданими межами, при виході за межі формується регулюючий сигнал, який потрапляє на блок дискретного виводу ІС7060 з пінів №26,27 якого ідуть регулюючі сигнали на 4 електромагнітні вентилі марки РКЄТ-25. Відповідно 2 на відсікання і 2 на скидання суміші циклогексанону та циклогексанолу у піддон.
Контур №3
Регулювання температури внизу реактора.
Температура вимірюється термопарою (поз 3-1) марки ТХК-0,515, сигнал іде на перетворювач П221 який відправляє уніфікований сигнал до блоку аналогового вводу ІС7017 на пін №4, який відправляє сигнал до контролера, де отримане значення обробляється за допомогою FBD програм та порівнюється із заданими межами, при виході за межі формується регулюючий сигнал, який потрапляє на блок дискретного виводу ІС7060 з пінів якого №26,27 ідуть регулюючі сигнали на 4 електромагнітні вентилі марки РКЄТ-25. Відповідно на відсікання і скидання суміші циклогексанону та циклогексанолу у піддон.
Контур №4
Регулювання тиску вверху реактора.
Температура
вимірюється датчиком тиску (
Контур №5.
Регулювання температури вверху реактор.
Температура вимірюється термопарою (поз 5-1) марки ТХК-0,515, сигнал іде на перетворювач П221, який відправляє уніфікований сигнал до блоку аналогового вводу ІС7017 на пін №6, який відправляє сигнал до контролера, де отримане значення обробляється за допомогою FBD програм та порівнюється із заданими межами, при виході за межі формується регулюючий сигнал, який потрапляє на блок дискретного виводу ІС7060 з пінів якого №26,27 ідуть регулюючі сигнали на 4 електромагнітні вентилі марки РКЄТ-25. Відповідно на відсікання і скидання суміші циклогексанону та циклогексанолу у піддон.
Контур №6.
Контролю витрати повітря на віддувку.
Витрата вимірюється витратоміром (поз 6-1) марки Sima FC 2.1, який відправляє уніфікований сигнал до блоку аналогового вводу ІС7017 на пін №7, який відправляє сигнал до контролера, де отримане значення обробляється за допомогою FBD програм та порівнюється із заданими межами, при виході за межі формується сигнал на подачу світлової і звукової сигналізації.
Контур №7.
Регулювання витрати реакційного розчину.
Витрата вимірюється витратоміром (поз 7-1) марки ДМЕР-М , який відправляє уніфікований сигнал до блоку аналогового вводу ІС7017 на пін №8, який відправляє сигнал до контролера, де отримане значення обробляється за допомогою FBD програм та порівнюється із заданими межами, при виході за межі формується регулюючий сигнал, який потрапляє на блок аналогового виводу ІС7024 з піна якого №20 іде регулюючий сигнал на виконавчий механізм МЕО-К-1000/63-0,25к Відповідно на відкривання і закривання.