|
|
ПСАУ. Практическая работа ПСАУ. 1 Описание технологического процесса ректификации бутадиена
3.4. Контроль и регулирование уровня
 Контроль уровня в кубе колонны КР:
Уровень в кубе колонны измеряется ультразвуковым датчиком уровня во взрывозащищенном исполнении МПУ-У01 (поз. 21а) с унифицированным выходным токовым сигналом 4-20 мА. Информационный сигнал с уровнемера поступает на четвёртый комплект модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 2) и далее через интерфейс связи RS-485 к контроллеру ПЛК 160 в блок центрального процессора ARM-9. Центральный процессор обрабатывает полученный сигнал, рассчитывает действительное значение и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию, где значение отображается на мониторе и сохраняется на жестком диске. Также текущее значение уровня используется микроконтроллером в контуре регулирования температуры в кубе колонны.
Контроль уровня в сборнике С2 (поз. 25а) и сепараторе СП (поз. 26а) осуществляется аналогично.
Регулирование уровня в сборнике С1:
Уровень в сборнике измеряется при помощи ультразвукового датчика уровня во взрывозащищенном исполнении МПУ-У01 (поз. 22а) с унифицированным выходным токовым сигналом 4-20 мА. Информационный сигнал с уровнемера поступает на пятый вход модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 2) и далее через интерфейс связи RS-485 к контроллеру ПЛК 160 в блок центрального процессора ARM-9. Центральный процессор обрабатывает полученный сигнал, рассчитывает действительное значение и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию, где значение отображается на мониторе и сохраняется на жестком диске. Блок центрального процессора ARM-9 микроконтроллера рассчитывает значение управляющего воздействия. От контроллера управляющий сигнал по интерфейсу связи RS-485 поступает на шестой выход модуля вывода МУ110.6У и далее на электропневматический преобразователь ЭП-1324 (поз. 22б), затем на исполнительный механизм – регулирующий пневматический клапан с мембранным исполнительным механизмом 25ч30нжМ НО (поз. 22в), установленный на трубопроводе откачки бутадиена-ректификата.
 Регулирование уровня в ёмкости ЕС:
Уровень в ёмкости измеряется при помощи ультразвукового датчика уровня во взрывозащищенном исполнении МПУ-У01 (поз. 23а) с унифицированным выходным токовым сигналом 4-20 мА. Информационный сигнал с уровнемера поступает на шестой вход модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 2) и далее через интерфейс связи RS-485 к контроллеру ПЛК 160 в блок центрального процессора ARM-9. Центральный процессор обрабатывает полученный сигнал, рассчитывает действительное значение и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию, где значение отображается на мониторе и сохраняется на жестком диске. Блок центрального процессора рассчитывает действительное значение уровня и сравнивает его с регламентным значением. При достижении максимального значения уровня центральный процессор вырабатывает управляющее воздействие на закрытие отсечного клапана 23Э7 (поз. 23в), установленного на трубопроводе подачи растворителя в ёмкость. Управляющий сигнал выдаётся на клапан через первый дискретный выход контроллера и далее через электропневматический преобразователь П1ПР.5 (поз. 23б). В результате прекращения подачи толуола в ёмкость прекращается и подача ингибитора. Заполнение ёмкости прекращается. При полном заполнении ёмкости центральный процессор подаёт сигнал на включение мешалки.
Регулирование уровня в дозере Д:
Уровень в дозере измеряется при помощи ультразвукового датчика уровня во взрывозащищенном исполнении МПУ-У01 (поз. 24а) с унифицированным выходным токовым сигналом 4-20 мА. Информационный сигнал с уровнемера поступает на седьмой вход модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 2) и далее через интерфейс связи RS-485 к контроллеру ПЛК 160 в блок центрального процессора ARM-9. Центральный процессор обрабатывает полученный сигнал, рассчитывает действительное значение и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию, где значение отображается на мониторе и сохраняется на жестком диске. Блок центрального процессора рассчитывает действительное значение уровня и сравнивает его с регламентным значением. При достижении максимального значения уровня центральный процессор вырабатывает управляющее воздействие на закрытие отсечного клапана 23Э7 (поз. 24в), установленного на трубопроводе подачи раствора в дозер. Управляющий сигнал выдаётся на клапан через второй дискретный выход контроллера и далее через электропневматический преобразователь П1ПР.5 (поз. 24б). В результате заполнение дозера прекращается. При минимальном уровне раствора в дозере клапан 23Э7 (поз. 24в) открывается и происходит перекачка из ёмкости ЕС, при этом микропроцессором подаётся сигнал, отключающий мешалку в ёмкости ЕС.
3.5. Контроль и регулирование состава
 Контроль состава бутадиена-ректификата:
Контроль состава осуществляется при помощи промышленного хроматографа «Хроматэк Кристалл 7000» (поз. 27а). С 73 тарелки по отдельному трубопроводу проба дистиллята бутадиена поступает в хроматограф, где происходит её разделение на составляющие компоненты и определение количеств каждого из компонентов. Полученный результат преобразуется в универсальный токовый сигнал 4-20 мА, который поступает на второй вход модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 3) и далее через интерфейс связи RS-485 к контроллеру ПЛК 160 в блок центрального процессора ARM-9. Центральный процессор обрабатывает полученный сигнал, рассчитывает действительное значение и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию, где значение отображается на мониторе и сохраняется на жестком диске. На рабочей станции хроматограмма выводится на дисплей, обрабатывается по определённой программе, поставляемой с хроматографом, и выдаётся значение концентраций компонентов, составляющих смесь. Текущие значения концентраций используются в контуре стабилизации расхода флегмы.
Контроль состава кубового остатка производится аналогично. Значения концентраций кубовой жидкости используются в контуре регулирования температуры в кубе колонны.
3.6. Управление работой насосов и мешалки
 Управление работой насосов Н1, Н2, Н3, Н4, Н5:
Управление работой насосов (пуск/останов) осуществляется оператором с рабочей станции. Управляющие сигналы поступают по локальной сети Ethernet в блок центрального процессора ARM-9 микроконтроллера ПЛК 160 и далее выдаются через дискретные выходы контроллера на соответствующие частотные преобразователи. Также возможен пуск/останов насосов кнопками SB1-SB12, расположенными по месту рядом с насосами. Сигналы с кнопок поступают в контроллер через дискретные входы.
Управление работой мешалки в ёмкости ЕС:
В ручном режиме управление работой мешалки аналогично вышеописанному управлению работой насосов. В автоматическом режиме управления включение мешалки происходит при полном заполнении ёмкости и при прекращении подачи в неё растворителя и ингибитора. Отключается мешалка при открытии клапана (поз. 24в).
В микроконтроллере реализованы следующие блокировочные зависимости: при снижении температуры в кубе колонны ниже минимального аварийного значения или при несоответствии состава кубового остатка регламентным нормам происходит прекращение откачки кубовых остатков; при достижении значением давления в кубе колонны максимального аварийного значения происходит закрытие клапана на подаче пара в кипятильники К1 и К2. Также при выходе любого параметра за регламентные либо аварийные границы на мониторе появляется соответствующее сообщение со звуковым сопровождением и записью в архиве данных.
4. Краткое описание схемы компоновки шкафа
 Шкаф автоматического управления (ШАУ) предназначен для управления процессом ректификации бутадиена в производстве термоэластопластов ДСТ-30РМ на ОАО "Воронежсинтезкаучук".
На передней панели шкафа расположена графическая панель оператора с сенсорным управлением ОВЕН СП310Б.
На внутренней монтажной панели размещены на DIN-рейках приборы: МВ110.8 – восьмиканальный модуль ввода (3 комплекта), МУ110.6У – шестиканальный модуль вывода и ПЛК160 – программируемый логический контроллер. Также на внутренней монтажной панели расположены: комплект автоматических выключателей, блок клемм и короба (для прокладки проводов).
Программируемый логический контроллер ПЛК160 и УСО (МВ110.8 и МУ110.6У), а также сенсорная панель СП310Б объединены в локальную сеть по интерфейсу RS-485. Связь приборов с рабочей станцией обеспечивается через ПЛК160 по интерфейсу Ethernet, загрузки проекта с рабочей станции в СП310Б осуществляется по интерфейсу RS-232.
Микропроцессорные приборы с сетевым интерфейсом RS-485 комплектуются программами-конфигураторами. Также в комплекты приборов входят руководства по эксплуатации.
Программная настройка приборов осуществляется с помощью программ-конфигураторов, устанавливаемых на рабочей станции.
На схеме компоновки ШАУ представлены передняя панель шкафа и внутренняя монтажная панель.
5. Описание принципиальной электрической схемы подключения приборов
 Однофазное напряжение питания
220 В подается по проводу с маркером 800 на автоматический выключатель ВА47-29М 1P 10A (поз. 6), через него по проводу с маркером 801 на автоматические выключатели ВА47-29М 1P 6A (поз. 7, поз. 8, поз. 9, поз. 10, поз. 11) и блок питания БП04Б-Д2 (поз. 13).
Через автоматический выключатель ВА47-29М 1P 6A (поз. 7) по проводу с маркером 802 происходит подключение к сети питания контроллера ПЛК160 (поз. 1).
Через автоматический выключатель ВА47-29М 1P 6A (поз. 8) по проводу с маркером 803 происходит подключение к сети питания модуля МВ110.8А (поз. 2). Аналогично подключаются модули МВ110.8А (поз. 3) и МВ110.8А (поз. 4).
Через автоматический выключатель ВА47-29М 1P 6A (поз. 11) по проводу с маркером 806 происходит подключение к сети питания модуля МУ110.6У (поз. 5).
Подача напряжения питания к модулю модулю аналогового ввода МВ110.8А (поз. 2). осуществляется через провода с маркерами 803 и N.. Рассмотрим подключение термопреобразователя сопротивления к входу 1 модуля МВ110.8А. Во избежание влияния сопротивлений соединительных проводов на результаты измерения температуры, подключение датчика к прибору следует производить по трехпроводной схеме. При такой схеме к одному из выводов ТС подводятся одновременно два провода с маркерами 501 и 502, подключение их к прибору происходит через Вход 1 клемма 2 и 3 соответственно, а к другому выводу – третий соединительный провод с маркером 500, который подключается к входу 1 клемма 1. Для полной компенсации влияния соединительных проводов на результаты измерений необходимо, чтобы их сопротивления были равны друг другу (достаточно использовать одинаковые провода равной длины).
Подключение остальных ТС к Входам 2 – 8 осуществляется проводами с маркерами 503- 523 и происходит аналогично входу 1 модуля МВ110.8А (поз. 2).
 Подача напряжения питания к микроконтроллеру ПЛК 160 (поз. 1) осуществляется через провода с маркерами 802 и N. Рассмотрим подключение датчика с унифицированным выходным сигналом тока (датчик давления) к Входу 1 ПЛК 160. К входу 1 клемме 2 подключается провод с маркером 600, а к клемме 3 провод с маркером 601. Аналогично происходит подключение датчиков давления к входам 2 – 4 проводами с маркерами 602-607. К входам 5 – 8 микроконтроллера ПЛК 160 аналогично подключаются датчики расхода проводами с маркерами 701-707.
Подача напряжения питания к модулю аналогового ввода МВ110.8А (поз. 3) осуществляется через провода с маркерами 804 и N. Подключение датчиков расхода к входам 1 – 3 модуля МВ110.8А (поз. 3) проводами с маркерами 708-713 осуществляется аналогично вышеописанному. Подключение датчиков уровня к входам 4 – 8 модуля МВА8 (поз. 8) происходит проводами с маркерами 900-909.
Подача напряжения питания к модулю аналогового ввода МВ110.8А (поз. 4) осуществляется через провода с маркерами 805 и N. Подключение датчика уровня к входу 1 модуля МВ110.8А (поз. 4) проводами с маркерами 910 и 911 осуществляется аналогично вышеописанному. Подключение хроматографа к входам 2 – 3 модуля МВ110.8А происходит проводами с маркерами 300-303.
Подключение кнопок управления двигателями к дискретным входам DI1-DI12 микроконтроллера ПЛК 160 (поз. 1) осуществляется проводами с маркерами 400-416. Подключение электропневматических преобразователей к дискретным выходам DO1 и DO2 осуществляется проводами с маркерами 100-103. Подключение частотных преобразователей к дискретным выходам DO3-DO8 осуществляется проводами с маркерами 104-107. Связь с ЭВМ осуществляется по интерфейсу Ethernet.
 Подача напряжения питания к модулю вывода МУ110.6У (поз. 5) осуществляется через провода с маркерами 806 и N. Подключение электропневматического преобразователя к аналоговому выходу 1 осуществляется проводами с маркерами 208 к клемме 2 и 209 к клемме 3. Аналогично электропневматические преобразователи подключаются к выходам 2 – 8 проводами с маркерами 210-219.
Аналогично электропневматические преобразователи подключаются к аналоговым выходам 1 – 4 контроллера ПЛК 160 (поз. 1) проводами с маркерами 200-207.
Программируемые логические контроллеры ПЛК 160 и УСО (МВ110.8А и МУ110.6У) объединены в локальную сеть по интерфейсу RS-485 проводами с маркерами 457 подключаемыми к клеммам В и проводами с маркерами 458 подключаемыми к клеммам А.
Подача напряжения питания к сенсорной панели СП310Б (поз. 12) осуществляется через блок питания БП04Б-Д2 (поз. 13) напряжением 24В проводами с маркерами 240 и 241. Для загрузки проекта из ПК используется интерфейс связи RS-232. Для связи с ПЛК 160 (поз. 1) используется интерфейс связи RS-485.
6. Заключение
 На основании полученного задания разработана функциональная схема автоматизации технологического процесса ректификации бутадиена в производстве каучуков на АО «Воронежсинтезкаучук». Спроектирована двухуровневая система управления, выполняющая сбор и первичную обработку информации, контроль режима аппаратов, регулирование значений параметров, подготовку и выдачу оперативной информации, пуск и останов процесса.
Выбранная техническая база позволяет решать более сложные задачи, чем одноконтурное регулирование и контроль – это расчёт связанных систем, применение каскадного управления, расчёт оптимальных параметров проведения процесса, регулирование состава с наименьшими потерями.
Синтезирована цифровая связанная система регулирования концентраций бутадиена и ингибитора, позволяющая поддерживать оптимальное соотношение вышеуказанных параметров в процессе ректификации бутадиена.
Использование результатов синтеза связанной цифровой системы регулирования позволяют значительно повысить эффективность работы имеющегося оборудования и, соответственно, получить максимальный экономический эффект вследствие повышения качества готовой продукции, снижения затрат на производство.
Внедрение проекта позволит обслуживающему персоналу и аппаратчикам меньше времени находится на наружной установке за счёт полного управления процессом из операторской комнаты, что повысит безопасность условий труда и снизить влияние вредных факторов на человека.
 7. Список использованных источников
Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие. – Б.Д. Кошарский и др. – изд. 3-е, перераб. и доп. под ред. Б.Д. Кошарского. – Л. – «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние). – 1976 – 488 с.
Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учебн. для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1985. – 352 с., ил.
Разработка функциональной схемы автоматизации технологического процесса. Методические указания по выполнению практической работы по курсу “Проектирование автоматизированных систем” / Воронежю гос. ун-т инж. технол.; Сост. доц. М.В. Алексеев, Научный редактор проф. В.К. Битюков. Воронеж, 2012.
Анализ автоматизированного производства и разработка рекомендаций по повышению его эффективности: метод. указания к практической работе по курсу “Организация и планирование автоматизированных производств” / Воронеж. гос. ун-т инж. технол.; сост.: М. В. Алексеев. Воронеж: ВГУИТ, 2013.
Технологический регламент предприятия.
Ресурсы глобальной сети Internet.
|
|
|
Скачать 0.49 Mb.