Система автоматизації колонного дифузійного апарату цукрового заводу на базі контролера TSX Micro 3710 з підключенням до ПЕОМ

Система автоматизації колонного дифузійного апарату цукрового заводу на базі контролера TSX Micro 3710 з підключенням до ПЕОМ

Вступ

Механізація та автоматизація на сучасних промислових підприємствах та електростанціях мають вирішальне значення як один з основних способів підвищення продуктивності праці, випуску продукції вищого ґатунку і зменшення собівартості готової продукції.

При механізації ручна праця замінюється роботою механізмів, людина при цьому повинна безперервно керувати машинами, механізмами та установками або спостерігати за їх діями. Механізація підготувала шлях для автоматизації, тобто передачі функцій керування механізмами та виробничими процесами, приладами та автоматичними регуляторами. Виникли автоматичні системи регулювання процесами, які протікають безперервно.

В подальшому відбувається перехід до автоматизованих систем керування технологічними процесами (АСКТП), виробництвами (АСКВ), з використанням електронних управляючих обчислювальних машин (УОМ). В АСК людина в основному спостерігає за перебігом технологічного процесу. При цьому обслуговуючий персонал має можливість у будь-який момент відключити автоматичні регулятори або УОМ і перейти на ручне керування. Для цього використовують засоби дистанційного керування приводами елементів обладнання. Застосування засобів сигналізації, технологічного захисту, блокування та автоматичного включення резерву (АВР) дозволяє автоматизувати і саму ліквідацію аварійних ситуацій.

Основними позитивними наслідками автоматизації є:

)        об'єктивність контролю та керування, виключення впливу суб'єктивних факторів, таких як уповільнена реакція, втома, слабкість зору і т.ін.;

2) можливість централізації керування агрегатами і цілими виробничими комплексами практично без обмеження відстані;

3) ефективність використання обладнання, шляхом підвищення продуктивності агрегатів та установок за рахунок оптимізації технологічних процесів шляхом зменшення зносу обладнання та подовження матеріальних термінів за рахунок ліквідації різних змін механічних та теплових навантажень;

4) точне дотримання технологічних регламентів за заданими або оптимальними кількісними показниками, що забезпечує:

а)  підвищення якості продукції;

б) раціональне використання палива, води, енергії, пари, допоміжних матеріалів та проміжних продуктів, також при автоматизації суттєво зменшуються витрати електроенергії на власні потреби ;

5) можливість керування процесами при великих швидкостях їх протікання, критичних значеннях параметрів;

6) надійність та безпечність роботи обладнання, попередження виникнення і розвитку аварійних ситуацій (при аварії автоматична система виключає можливість помилкових дій персоналу та не допускає її подальшого розвитку);

7) підвищення продуктивності та покращення умов прачі, зростання кваліфікації кадрів, зменшення кількості обслуговуючого персоналу.

Сучасний розвиток виробництва цукру супроводжується все більш широким застосуванням автоматизованих систем управління технологічними процесами. Передумовами для цього являються: концентрація виробництва, приріст потужностей виробництва, оснащення підприємств новим обладнанням, наявність нових сучасних технічних засобів автоматизації. Широке застосування автоматизованих систем управління обумовлюється значним економічним ефектом, який досягається за допомогою забезпечення заданих якостей вироблених продуктів незалежно від суб'єктивних факторів, зменшення втрат цінних продуктів, зниження трудоємності в процесі виробництва. Поряд з локальними системами управління окремими операціями і основними технологічними процесами широко впроваджуються централізовані системи управління на базі мікроЕОМ. Дослідження показали, що застосування локальних систем управління окремими операціями ефективно для невеликих заводів і при малих об'ємах виробництва.

В ряді випадків системи управління характеризуються застосуванням технічних засобів і пристроїв управління, побудованих за принципом "жорсткої" логіки, тобто по заздалегідь заданій схемі комутації апаратури і її елементів без застосування управляючих комплексів. Автоматичні управляючі дії тут запрограмовані по часовій та логічній програмам з зв'язками між суміжними об'єктами управління. Причому всі функції управління виконуються технічними засобами. За оперативним персоналом залишається лише виконання допоміжних функцій. Взагалі такі системи проектуються і монтуються разом з усіма виробничими комплексами підприємства.

Системи управління, побудовані на основі використання пристроїв програмного і логічного управління з "жорсткою" логікою функціонування консервативні до зміни структури і алгоритмів управління. Необхідність модифікувати систему в процесі експлуатації призводить до значної витрати часу і матеріальних ресурсів. Будь-яка зміна в алгоритмі управління, наприклад в наслідок зміни технології, потребує перемонтажу електричних та пневматичних блоків і змінення їх кількості. Тому в останній час в багатьох випадках автоматизовані системи управління застосовуються в більш прогресивній формі, яка відрізняється тим, що замість

Пристрої програмного і логічного управління з "жорсткою" логікою функціонування використовують управляючі обчислювальні комплекси (УОК) на основі мікро - та міні - ЕОМ і мікропроцесорні контролери. Використання програмних технічних засобів автоматизації дає можливість легко здійснювати необхідні зміни в системі управління шляхом перепрограмування без монтажних переробок.

Ця форма є найбільш ефективною при управлінні технологічними процесами.

Застосування систем управління з використанням програмних засобів управління на основі мікропроцесорної техніки обумовлено універсальністю високою надійністю в експлуатації, можливістю зміни програми функціонування. Вартість таких систем нижча вартості аналогічних систем, які створені н основі традиційних технічних засобів автоматичного управління.

Характерною особливістю сучасних автоматизованих систем управління в цукровій промисловості являється те, що вони здійснюються на основі типових алгоритмів і математичних моделей з урахуванням особливостей даної галузі.

Головними завданнями, які стоять перед харчовою промисловістю є збільшення обсягів виробництва і покращення якості продукції, що випускається. При цьому важливе значення надається впровадженню нової техніки та підвищенню продуктивності праці. Особлива роль відводиться автоматизації процесів на всіх стадіях переробки харчових продуктів і сировини, починаючи з їх прийому від постачальників і закінчуючи розфасовкою та відправкою готових виробів до споживачів.

Одним з головних направлень прискорення науково-технічного прогресу в промисловості є утворення і впровадження автоматизованих систем управління усіх рівнів. Тому актуальним є завдання на скорочення всіх стадій розробки і введення в дію нових систем. Автоматизовані системи управління побудовані на базі управляючої обчислювальної техніки та мікропроцесорних засобів. Тому в даних системах однаково важливі питання як створення основних частин системи, так і врахування людського фактору, тобто розподіл функцій між технічними засобами та людиною.

Автоматизація цукрового виробництва забезпечує якісну та ефективну роботу технологічних дільниць тільки у випадку комплексного підходу до вирішення поставлених задач. При такому підході необхідно підготувати до автоматизації технологічне устаткування, технологію та вибрати необхідні засоби автоматизації для основних та допоміжних процесів.

Технологічний процес цукрового виробництва являється в загальному випадку безперервно-поточним процесом і здійснюється головним чином в безперервно діючому обладнанні, а тому задовольняє основні вимоги з точки зору його автоматизації.

Разом з тим, впровадженню автоматизації передує велика та трудоємка робота, яка пов'язана з капітальними витратами. З урахуванням останніх перш за все і визначається економічна доцільність автоматизації.

Пропонується розглянути систему автоматизації колонного дифузійного апарату цукрового заводу на базі контролера TSX Micro 3710 з підключенням до ПЕОМ (IBM PC/ATX - Pentium-IV-800). Ця система дасть змогу здійснювати автоматичне регулювання технологічним процесом, забезпечить технологічну індикацію та сигналізацію.

1. 
Схема автоматизації

.1 Опис схеми автоматизації

Функціональною схемою автоматизації колонної дифузійної установки КДА-15 передбачається автоматичне регулювання матеріального балансу, теплового режиму і ряду інших параметрів, специфічних для апаратів такого типу.

Зміна продуктивності бурякорізок здійснюється за вимірюваннями витрат бурякової стружки, тобто навантаження транспортера стружкою (поз.1а,1б, ваги конвеєрні ВК-201 «Сведа»), вихідний сигнал (4..20мА) з перетворювача надходить на контролер. З контролера сигнал через частотний перетворювач Lenze 8200 SMD (поз.1в) подається до електроприводів бурякорізок (Д1, Д2).

Регулювання рівню в шахті ошпарювача здійснюється за рахунок зміни інтенсивності відкачки готового дифузійного соку. Рівень вимірюється двома п’єзотрубками (поз.4а), з яких пневматичний сигнал поступає на блок перетворювачів тиску ПДТ - 34 (поз. 4б) з уніфікованим вихідним сигналом 4..20 мА, який поступає на модуль аналогових входів TSX AEZ 802, після чого МПК програмно реалізує ПІ-регулятор і видає сигнал на модуль аналогових виходів TSX ASZ 401. Потім сигнал 4..20 мА, через частотний перетворювач Lenze 8200 SMD (поз.4в) подається на електропривід (Д3), який змінює частоту обертів двигуна насосу відкачки готового дифузійного соку.

Регулювання витрат циркуляційного соку в шахту ошпарювача здійснюється за допомогою індукційного витратоміра ИР-61М (поз.5а,5б), з вихідним сигналом 4..20 мА, що потрапляє на контролер, де реалізується регулятор співвідношення і формується регулюючий вплив. Цей регулюючий вплив через частотний перетворювач Lenze 8200 SMD (поз.5в) надходить до електроприводу (Д4), який впливає на роботу насосу подачі циркуляційного соку в шахту ошпарювача.

Регулювання подачі соку на мішалку ошпарювача здійснюється за допомогою індукційного витратоміра ИР-61М (поз.6а.6б), з вихідним сигналом 4..20 мА. З нього сигнал подається на контролер, де обробляється за програмою і через електропневматичний перетворювач ЭП-1124 (поз.6в), який перетворює його в пневматичний сигнал 20-100 кПа, подається на клапан типу 25ч32нж (6г) подачі соку в мішалку ошпарювача.

Регулювання температури у підігрівачі здійснюється за допомогою термометру опору ТСМ-1088 (поз.9а), сигнал з якого надходить на нормуючий перетворювач Ш-79 (поз.9б), а з нього уніфікований сигнал 4..20 мА потрапляє до контролера. З контролера, через електропневматичний перетворювач ЭП-1124 (поз.9в), який перетворює його в пневматичний уніфікований сигнал 20-100 кПа і подає на клапан типу 25ч32нж (9г) подачі пари в підігрівач.

Регулювання рівню в колоні дифузійного апарату здійснюється за рахунок управління роботою насосу подачі сульфітованої води. Вимірювання рівню в колоні апарату проводиться п’єзотрубками (поз.10а), з яких пневматичний сигнал поступає на перетворювач тиску ПДТ-34 (поз. 10б) з уніфікованим вихідним сигналом 4-20 мА, а з нього на контролер. З контролера регулюючий сигнал подається через частотний перетворювач Lenze 8200 SMD (поз.10в) на електропривід Д5, що керує роботою насоса.

Регулювання питомого навантаження колони здійснюється контуром з вимірювальними шунтами 11а-11б. Вихідним є спад напруги на вимірювальних шунтах (поз.11а), значення якого пропорційне силі струму в силовому колі електроприводу Д8. Спад напруги подається на перетворювач Е568/1 (поз.11б). 3 виходу перетворювача уніфікований сигнал 4..20 мА надходить в контролер. Вихідний сигнал з контролера через частотний перетворювач Lenze 8200 SMD (поз.11в) управляє електроприводом (Д6), що керує роботою насосу, який зиінює подачу сокостружкової суміші в колону апарата.

Регулювання кількості подачі жомопресової води в колону реалізована за допомогою витратоміру ИР-61М (поз.12а,12б), з вихідним сигналом 4..20 мА, що поступає на вхід контролера, а з контролера надходить до частотного перетворювача Lenze 8200 SMD (поз.12в), звідки до електроприводу (Д7), що керує роботою насосу подачі жомопресової води в апарат.

Регулювання температури жомопресової води на вході в дифузійний апарат здійснюється за допомогою термометру опору ТСМ-1088 (поз.21а), сигнал з якого надходить на нормуючий перетворювач Ш-79 (поз.21б), а з нього уніфікований сигнал 4..20 мА потрапляє до контролера. З контролера, через електропневматичний перетворювач ЭП-1124 (поз.21в), який перетворює його в пневматичний уніфікований сигнал 20-100 кПа і подає на клапан типу 25ч32нж (21г), який регулює подачу пари в збірник жомопресової води.

Контроль витрати дифузійного соку, сульфітованої води, жому та формаліну здійснюється індукційними витратомірами ИР - 61М (поз.3а-3б,13а-13б,17а-17б,18а-18б). Сигнал 4..20 мA надходить на контролер.

Контроль рівню у збірнику дифузійного соку, в ошпарювачі, в ємкості формаліну, в збірниках сульфітованої та жомопресової води здійснюється за допомогою п’єзотрубок (поз.2а,8а,16а,19а,20а), з яких пневматичний сигнал поступає на перетворювач тиску ПДТ-34 (поз.2б,8б,16б,19б,20б) з уніфікованим вихідним сигналом 4-20 мА, а з нього на контролер. З контролера дані про рівні потрапляють на вищий рівень, де проводиться їх архівація.

За допомогою двох контурів проводиться вимірювання перепаду тиску на вертикальній сітці в ошпарювачі (поз.7а) і на горизонтальній сітці в дифузійному апараті (поз.22а) контролюють забрудненість сіток. Уніфіковані сигнали 4-20 мА з перетворювачів тиску ПДТ-34 поступають на контролер.

Температурний режим роботи дифузійної установки контролюється за допомогою термоперетворювача опору (поз.14а) типу ТСМ-1088 (діапазон вимірювання -50°С...+150°С). Далі сигнал з термометра опору поступає на нормуючий перетворювачі типу Ш-703 (поз. 14б). Цей перетворювач, призначений для перетворення сигналів від термоперетворювачів ТСМ та ТСП в уніфікований струмовий сигнал 4..20 мА, має діапазон вимірювання 0...180°С. З перетворювача уніфікований сигнал надходить у контролер.

Контроль якості дифузійного соку здійснюється за допомогою рН-метра (поз.15а-15б) типу ПП10, вихідний сигнал з якого 4..20 мA надходить на вхід контролера.

Якісні показники роботи дифузійного апарату досягаються у тому випадку, якщо при будь-яких режимах роботи дифузійного відділення не припиняється циркуляція соку з колони на ділянці підігрівач - мішалка ошпарювача - колона, тому ця витрата реалізовується за допомогою спеціальної програми реалізованої в контролері TSX Micro, основною її задачею є встановлення такого режиму роботи системи, при якому буде не допустимою зупинка насосів Д1-Д7, та повне закриття клапану подачі соку на мішалку ошпарювача (поз.6г).

Для боротьби з таким явищем, під час роботи дифузійної установки, як утворення “пробок”, які утворюються через погану якість бурякової стружки чи перегрівання стружки через недотримання температурних режимів тощо, в ошпарювачі передбачено подачу поверхнево-активних речовин (ПАР).

Всі технологічні параметри, які контролюються в даній системі автоматизації передаються через інтерфейсний зв`язок на вищий рівень.

1.2    Специфікація комплексу технічних засобів автоматизації

Таблиця 1.2

2. Принципова електрична схема автоматичного регулювання та управління

Принципову схему регулювання та управління зображено на 2-му аркуші графічної частини курсового проекту. Всі вхідні сигали від датчиків поступають на вхідні ПЗО (модулі аналогових входів) після чого програмно обробляються і поступають на вихідні ПЗО (модулі аналогових та дискретних виходів) і виконавчі механізми та двигуни насосів.

До вхідних ПЗО в даному випадку відносяться TSX AEZ 802 - 3 шт. (напівформатний модуль аналогових входів, 8 входів), який призначений для перетворення уніфікованого сигналу 4-20 мА в цифровий сигнал -10000-10000 одиниць контролера.

Вихідні ПЗО - TSX ASZ 401 - 3 шт. (напівформатний модуль аналогових виходів, 4 виходи), TSX DMZ 28AR (модуль дискретних входів-виходів).

Аналоговий сигнал, що під’єднується до клемної колодки модуля TSX AEZ 401 займає один вхід і має один спільний провід з сигналом, що підмикається до другого входу, тобто кожні два сигнали мають гальванічне розділення. Для регулювання використовується алгоритм PID з стандартної бібліотеки алгоритмів TSX Micro, він в своєму складі має обмежувач на вхідне та вихідне значення та ланку, що формує зону нечутливості.

Розглянемо на прикладі проходження сигналу від датчика до виконавчого механізму. За приклад візьмемо контур регулюваня температури в мішалці ошпарювача. Сигнал від датчика ТСМ-1088, через нормуючий перетворювач Ш-79 з вихідним сигналом 4..20 мА заводиться на модуль аналогових входів TSX AEZ 802 і під'єднується до його входів %IW2.9 та %IW2.10. Модуль перетворює аналоговий елетричний сигнал у цифрову форму для програмної обробки, тобто:

IF %IW2.9>0 THEN(‘’,’’,%IW2.9, %QW5.13,%M1, M100:43);

%MW100:=10000;

%MW101:=0;

%MW102:=250; (П-складова регулятора)

%MW103:=100;(І-складова регулятора)

%MW104:=0;(Д-складова регулятора)

%MW106:=10000;

%MW107:=0;

%MW108:=10000;

%MW109:=10000;

%MW110:=0;

%MW111:=0;_IF;

Після обробки сигналу програмою, сигнал у вигляді регулюючої дії поступає на модуль TSX ASZ 401, який перетворює цифровий сигнал у аналогову форму 4..20мА, що поступає на електропневматичний перетворювач типу ЕП-1124; він перетворює електричний сигнал 4..20мА в пневматичний сигнал 20-100кПа. Далі сформований сигнал поступає на виконавчий механізм типу МИМ-100, який подає сигнал на регулюючий орган. Всі інші контури регулювання реалізуються аналогічно.

3. Принципова електрична схема сигналізації

Схема сигналізації, що зображена на 5-ому аркуші графічної частини проекту включає в себе світлову сигналізацію, технологічну сигналізацію про входження технологічних параметрів у передаварійні межі, а також про роботу та відключення двигунів. Схема сигналізації реалізована на нижньому рівні АСКТП.

Розглянемо на пикладі ланцюг проходження сигналу на принциповій схемі сигналізації. За приклад візьмемо контур сигналізації температури в мішалці ошпарювача. Сигнал від датчика ТСМ-1088, через нормуючий перетворювач Ш79 з вихідним сигналом 4..20 мА заводиться на модуль аналогових входів TSX AEZ 802 і під’єднується до його входів %IW2.9 та %IW2.10. Модуль перетворює аналоговий елетричний сигнал у цифрову форму для програмної обробки, тобто:

%KW10:=10000; (аварійний max 80ºС)

%KW11:=8750; (аварійний min 70ºС)%IW2.9≥%KW10 THEN SET%M100; (вікно параметру на дисплейній мнемосхемі стане червоним)_IF;%IW2.1≤%KW11 THEN SET%M101; (вікно параметру на дисплейній мнемосхемі стане жовтим)_IF;

Сигналізація всіх інших параметрів працює аналогічно.

Ми маємо сім контурів управління: управління електродвигунами Д1, Д2, Д3, Д4, Д5, Д6, Д7 (див. лист 2). Зображена принципова схема управління електродвигуном Д1 (Д2, Д3, Д4, Д5, Д6, Д7 реалізовані аналогічно). Кнопки дистанційного управління (кнопка “Пуск” ”Стоп”).

Програма управління двигуном М1:

%KW1:=500;%IW2.1<%KW1 AND%M50 THEN%Q1.20;%M77;_IF;

Програми для управління двигунами Д2-Д7 реалізуються аналогічно.

Сигнал вмикання чи розмикання котушки подається на модуль дискретних виходів TSX DMZ 28АR який в свою чергу замикає контакт КV1 в результаті якого замикається контакт на магнітному.

Для сигналізації роботи електродвигунів використовуємо анімаційне відображення на дисплейній мнемосхемі кольорами (ввімкнений “зелений”) (вимкнений “червоний”).

4. Принципова електрична схема живлення

Принципова схема електричного живлення усіх приймачів зображена на 4-му листі графічної частини курсового проекту. На цій схемі зображено електричне живлення усіх електроприймачів з їх допоміжним обладнанням (вимикачі, запобіжники). Ввід живлення в щит здійснюється із заводської електромережі. Далі поступає на центральний автоматичний вимикач SF1. Після вмикання SF1 напруга поступає на стіл оператора. Також серед електроприймачів знаходяться освітлювальна лампа та розетки для електроінструменту (36В), які також вмикаються автоматичними вимикачами. Також від щита живиться контролер TSX Micro 3710 через автоматичні вимикачі. Таке розташування відповідає усім правилам розміщення електроапаратури у щиті при наявності пневматичної апаратури. Захист від короткого замикання усіх електроприладів здійснюється за допомогою автоматичних вимикачів SF3-SF25. Розрахунок номіналів плавких вставок та струм відсічки автоматичного вимикача проводять за формулою:

Де р_н - номінальна потужність електроприймача, Вт,_Н - номінальна напруга електроприймача, В,φ - коефіцієнт потужності, рівний 0,95.

У вторинних колах живлення електричного інструменту і блоків живлення БПН-24 встановлено плавкі запобіжники FU1-FU3. Розрахуємо номінальні струми плавких вставок для запобіжників та струм автоматичних вимикачів:

для внутрішньощитового освітлення FS3

приймаємо І =1А

живлення електричного інструменту і переносного освітлення (FS2 )

приймаємо І =6А

живлення БПН-24

приймаємо І =0,25А

живлення столу оператора

приймаємо І =3А

живлення для нормуючих перетворювачів

приймаємо І =0,5А

живлення для витратоміра ИР-61М

приймаємо І =4А .

При застосуванні МПК TSX Micro 3710 на схемі електроживлення у розподільчій мережі необхідно мати одну групу живлення самого TSX Micro, а для кожного блоку перетворення напруги типу БПН-24 ще додаткову групу. Контролер живиться від мережі з напругою 220В та частотою 50Гц. До пристроїв живлення МПК відносяться блок живлення TBX SUP 10.

5. Проектне компонування мікропроцесорного контролера

Документація на замовлення мікропроцесорного контролера (МПК) тісно пов’язана з завданням на виготовлення щитів і пультів, оскільки в щитових конструкціях розміщується, як сам МПК, так і його блоки живлення.

Основним документом при замовленні МПК є замовна специфікація в якій вказується модель, кількість модулів та їх опис.

Замовна специфікація наведена нижче в табл.5.1.

Таблиця 5.1 Замовна специфікація

6. Проектне компонування пункту управління

.1 Характеристика пункту управління

Основою для проектування щитів і пультів є структурні схеми, схема автоматизації, схема управління, схеми живлення.

Проектування щита живлення та перетворювачів (лист 3 графічної частини проекту) проводиться в наступній послідовності:

вибір типу та конструкції щита, його розмірів;

розміщення приладів всередині щита;

визначення кількості комутаційних затискачів;

- вибір електричної та трубної проводок.

Вибір типу і конструкції щита в даному випадку визначається його експлуатаційним призначенням.

Застосування щита в даному випадку викликано великою кількістю перетворювачів.

Габаритні розміри вибрані в залежності від кількості і розмірів приладів і засобів автоматизації.

На щиті ми розміщуємо електричні та пневматичні перетворювачі, мікропроцесорний контролер, частотні перетворювачі, апаратуру пневмо- та електроживлення. При проектуванні щита необхідно їх розміщувати так, щоб забезпечити оператору найкращі умови обслуговування.

Відстань між рядами перетворювачів не повинна бути меншою 120мм.

Мінімальна відстань між окремими елементами на щиті повинна бути не меншою 50мм.

При виборі електричної проводки враховане допустиме струмове навантаження і тип з'єднувальних пристроїв комутаційної апаратури. Крім того, провід, що вибирається, повинен відповідати заводській інструкції заводу виготовлювача.

Вибір та обґрунтування структури системи управління та комплексу технічних засобів.

В пункті управління розташовані щит перетворювачів, щит мікропроцесорного контролеру TSX Micro та ПЕОМ.

При розробці проекту автоматизації в першу чергу необхідно вирішити, з яких місць буде здійснюватися управління тими чи іншими ділянками об`єкту, де будуть розміщенні пункти управління, операторські приміщення, який повинен бути взаємозв’язок між ними, тобто необхідно вирішити питання вибору структури управління. Під структурою управління розуміється сукупність частин автоматичної системи, на які вона може бути розділена, а також шляхи передачі дій між ними.

Усім приладам і засобам автоматизації, що зображуються на функціональних схемах, присвоюють позиційні позначення (позиції).

На стадії проекту позиційні позначення виконують арабськими цифрами і строковими буквами українського алфавіту.

Літерне позначення присвоюють кожному елементу функціональної групи в порядку алфавіту в залежності від послідовності проходження сигналу - від пристроїв отримання інформації до пристроїв дії на процес (приймальний пристрій - датчик, вторинний перетворювач - задатчик - регулятор - показник положення - виконавчий механізм, регулюючий орган).

До характерних особливостей та вимог, що застосовуються до окремих засобів автоматизації належать :

·   датчики - основним призначенням датчика є перетворення контролюємої величини в уніфікований вихідний сигнал. Найбільш високі вимоги застосовуються до датчиків по точності, чутливості, динамічним властивостям. До інших відносять безвідмовність роботи в заданих умовах експлуатації, зносостійкість деталей, простота знаходження та усунення несправностей;

·   регулюючі пристрої - основним призначенням регулюючих пристроїв є формування закону регулювання. Під законом регулювання прийнято розуміти функціональну залежність вихідного сигналу регулюючого пристрою від вхідного. Основною вимогою є правильний вибір закону регулювання. Закон регулювання вибирається, виходячи з вимог, що застосовуються до якості регулювання і динамічних властивостей об’єкта;

·   виконавчі механізми (ВМ) та регулюючі органи (РО) - в якості виконавчих механізмів у автоматичних системах регулювання застосовуються електричні, пневматичні та гідравлічні механізми. При виборі BМ необхідно враховувати наступні вимоги: 1) ВМ повинен розвивати зусилля, що необхідне для реакції робочих частин РО на всьому діапазоні їх переміщення при найбільш тяжких допустимих умовах експлуатації;

2) ВМ повинен забезпечувати детектуючу дію, тобто передавати дію лише тільки від регулюючого пристрою до РО;

3) значення основних величин, що характеризують статичні та динамічні властивості ВМ (поріг чутливості, гістерезіс, люфт, швидкість переміщення вихідної ланки при максимальному навантаженні, вибіг), повинні бути співвиміряними із значеннями аналогічних величин інших елементів системи регулювання;

4) у будові ВМ бажано мати додаткові пристрої, такі як ручний привід місцевого керування РО, місцевий показник положення вихідної ланки, пристрій ручного регулювання початкового та кінцевого положення робочих частин РО, гальмо, що загальмовує вихідну ланку в досягнутому проміжному положенні при закінченні подачі тиску живильного повітря;

·   вторинні вимірювальні прилади та станції керування - по функціональному призначенню вторинні вимірювальні прилади поділяються на показуючі, самопишучі, сумуючі, багатофункціональні з вбудованими додатковими пристроями (сигнальними, ручними задатчиками, станціями керування);

·   лінії зв’язку - зв`язок РО з регулятором, а також зв`язки між окремими функціональними блоками регулятора здійснюється за допомогою ліній зв’язку, що мають принципово обмежену швидкодію і здійснюють від`ємний вплив на якість регулювання. Інерційність ліній зв’язку залежить від їх ємності і опору.

При проектуванні системи автоматизації дифузійного відділення враховані властивості об’єкта управління (дифузійного апарата), які визначають специфіку побудови окремих контурів регулювання. Дифузійний апарат є об`єктом з розподіленими параметрами, так як температурні режими сокостружкової суміші і вміст у ній цукру неоднакові по зонах апарата. Об’єкт управління має значні інерційні властивості як по каналу стабілізації температурного режиму, так і по каналу регулювання концентрації дифузійного соку.

З урахування специфіки об’єкта управління типова схема автоматизації передбачає

·   стабілізацію питомого навантаження апарата;

·   стабілізацію рівня в колоні та ошпарювачі;

·   вимірювання витрати стружки, екстрагуючих рідин, дифузійного соку;

·   вимірювання рН сокостружкової суміші в колоні;

·   контроль рівня в збірнику формаліну.

Більшість технологічний параметрів бурякопереробного відділення контролюють за допомогою загальнопромислових приладів.

Питоме навантаження на дифузійний апарат - це маса стружки, яка приходиться на одиницю об`єму корпуса і визначає продуктивність відділення. Питоме навантаження оцінюють по величині струму, споживаного електродвигунами приводів транспортуючих шнеків і регулюють зміною продуктивності бурякорізки. Тому запізнення по цьому каналу регулювання досягає 20хв, а постійна часу - 30хв. У зв’язку з цим автоматична система регулювання (АСР) побудована по двоконтурній схемі з використанням основної інформації від привода хвостових шнеків і допоміжної - від приводу головних шнеків. Швидкість обертання електродвигунів шнеків вимірюється за допомогою електронного тахометра ТЭРА-В, який має уніфікований електричний вихідний сигнал 4..20 мА. В залежності від зміни швидкості обертання контролер виробляє вихідний сигнал управління обертами бурякорізки.

Стабілізація концентрації дифузійного соку виконується шляхом зміни витрати води, яка подається в дифузійний апарат.

Інформація з датчиків надходить через щит перетворювачів на контролер, де обробляється і сигнал управляючої дії надходить через щит перетворювачів на пневматичні виконавчі механізми або двигуни насосів подачі проміжних та основних продуктів. Враховуючи кількість входів/виходів та кількість модулів, обираємо мікропроцесорний контролер TSX Micro 3710 з додатковим мінішасі розширення TSX RKZ 02.

6.2 Таблиця з’єднань електричних проводок

В таблиці 6.2.1 приведені з'єднання проводок для їх монтажу.

В нашому випадку в пункті управління, який розміщується в окремому приміщенні знаходиться:

щит живлення та перетворювачів;

МПК TSX Micro 3710;

—      стіл, на якому знаходиться ЕОМ;

—      кондиціонер.

Креслення щита живлення та перетворювачів, а також плану пункту управління знаходиться на листі 3 графічої частини.

Таблиця 6.2.1 З'єднання електричних проводок

В пункті управління розташований комп’ютер, на якому проінстальована пакет програм „Factory View”, розроблена на кафедрі автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій НУХТ для візуалізації та дистанційного управління технологічним процесом.

автоматизація мікропроцесорний контролер електричний

Висновки

Розроблений варіант системи автоматизації сокодобувного відділення направлений на вдосконалення існуючої системи автоматизації дифузійного відділення на цукровому заводі.

Впровадження розробленого варіанту принесе додатковий прибуток підприємству, що являється головною метою розробки даного проекту. Вдосконалена система автоматизації дасть змогу випустити більш якісну продукцію, можливість збільшення обсягу виробництва і зменшення затрат на споживання енергії, ремонту та обслуговування.

Основною відмінністю розробленої системи автоматизації від існуючої є те, що даний варіант оснований на використанні мікропроцесорного контролера типу TSX Micro 3722 в системі автоматизації дає переваги перед існуючою локальною системою. Вдосконалений варіант системи автоматизації відповідає більш сучасним вимогам, які ставляться до систем, має більшу швидкодію і функціональні можливості, дає можливість розширенню об’єму функцій, які виконуються для поспішного переходу на різні режими роботи.

Впровадження даного проекту на потребує значних капітальних ремонтів та переобладнання, що значно зменшить затрати коштів та часу на введення в дію запропонованого варіанта системи автоматизації. Датчики технологічних параметрів та виконавчі механізми і регулюючі органи можуть не замінюватись і використовуватись з існуючої системи автоматизації. Основною задачею переобладнання старої системи автоматизації буде встановлення та обладнання пункту управління, а також прокладення і підключення електричних і трубних проводок.

При розробці даного курсового проекту були по можливості враховані всі вимоги, які ставляться до сучасних систем автоматизації.

Бібліографічний список

1. Автоматизация технологических процесов пищевых производств: Учеб. Для вузов / Под ред. Е.Б. Карпина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985. - 536 с.

2. Автоматическое управление в химической промышленности: Учеб. Для вузов / Под ред. Е.Г. Дудникова. - М.: Химия, 1987. - 368с.

3. Алиев Р.А. Методы интеграции в системах управления производством. - М.: Энергопромиздат, 1989. - 330 с.

4. Вальков В.М., Вершин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Политехника, 1991. - 269 с.

5. Емельянов А.И., Капник О.В. Проектирование систем автоматизации технологических процесов: Справ. пособ. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергопромиздат, 1983. - 400 с.

6. Корнеева А.И., Мавейкин В.Г., Фролов С.В. программно-технические комплексы, контроллеры и SCADA-системы . - М.: ЦНИИТ Энефтехим, 1996. - 218 с.

7. Ладанюк А.П., Перепечаенко В.Г. Оперативное управление технологическими комплексами в пищевой промышленности. - К.: Урожай, 1987. - 160 с.

8. Методичні вказівки до проектування пунктів управління мікропроцесорних систем автоматизації в курсовому та дипломному проектуванні / Упоряд. В.Г. Трегуб - К.: КТІХТ, 1993. - 36 с.

9. Методичні вказівки до проектування принципових схем мікропроцесорних систем автоматизації при виконанні курсових та дипломного проекту / Упоряд. В.Г. Трегуб, І.В. Ельперін, А.О. Карнаух - К.: УДУХТ, 1994. - 56 с.

10.Михлевский А. Информационно-управляющая система парового котла // Современные технологии автоматизации. - 1997. - №4. - С.74-78.

11.Монтаж средств измерений и автоматизации : Справ. / К.А. Алексеев, В.С. Антипин, А.Л. Ганашек и др. / Под ред. А.С. Клюева. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 488 с.

12.Основы автоматизации технологических процесов пищевых производств / В.Ф. Яценко, В.А. Соколов, Л.Б. Сивакова и др. / Под ред. В.А. Соколова. - М.: Лег. и пиш. пром-сть, 1983. - 400 с.

13.Проектирование систем автоматизации технологических процесов: Справ. пособ. / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровський, А.А. Клю-ев / Под ред. А.С. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.

14.Проектування систем автоматизації. Програмне забезпечення комп’ютерно-інтегрованих технологій. Методичні вказівки до розроблення безщитових пунктів управління / Упоряд. І.В. Ельперін, В.Г. Трегуб, А.П. Ладанюк, В.М. Кушков, В.В. Авдєєнко. - К.: УДУХТ, 1997. - 44 с.

15.Справочник по наладке автоматических устройств контроля и регулирования / В.А. Дубровный, Е.И. Забокрицкий, В.Г. Трегуб, Б.А. Холодовский. - К.: Наук. Думка, 1981. - 940 с.

16.Трегуб В.Г. Автоматизация периодических процессов в пищевой промышленности. - К.: Техника, 1982. - 160 с.

17.Трегуб В.Г., Ладанюк А.П., Плужников Л.Н. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации в пищевой промышленности. - Учеб. для вузов. - М.: Агропромиздат, 1991. - 352 с.

18.Трегуб В.Г., Ладанюк А.П. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации в пищевой промышленности. - М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1981. - 352 с.

19.Трегуб В.Г. Проектування, монтаж та експлуатація систем автоматизації: Навч.посіб. - К.: НМК ВО, 1990. - 80 с.

20.Фролов А.В., Фролов Г.В. Локальные сети персональных компьютеров. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1995. - 176 с.