асу. Обрунтування параметрів автоматичного контролю, регулювання, сигналізації і блокування 9
 Скачать 71.48 Kb.
|
 Зміст 1 Короткий опис об’єкта керування 4 2 Вибір і обґрунтування параметрів автоматичного контролю, регулювання, сигналізації і блокування 9 3 Задачі контролю та керування технологічним процесом 10 4 Призначення, цілі та автоматизовані функції системи керування 13 5 Вибір та обґрунтування методів автоматичного контролю технологічних параметрів 14 6 Вибір комплексу технічних засобів 18 7 Розробка та опис функціональної схеми АСКТП 21 Список літератури 23 2 Вибір і обґрунтування параметрів автоматичного контролю, регулювання, сигналізації і блокування……………………………………………93 Задачі контролю та керування технологічним процесом………………………………………………………………………….....104 Призначення, цілі та автоматизовані функції системи керування……..135 Вибір та обґрунтування методів автоматичного контролю технологічних параметрів………………………………………………………….156 Вибір комплексу технічних засобів………………………………………197 Розробка та опис функціональної схеми АСКТП………………………………………………………………………………22Список літератури…………………………………………………………...241 Короткий опис об’єкта керуванняВ курсовому проекті проводиться автоматизація лінії виробництва фанери в умовах ПрАТ “Фанера та плити”. Лінія призначена для виробництва рядової фанери марки ФК, виготовляється згідно ГОСТ 3916.1–96 розміром 1525  1525 мм, товщиною від 15 мм, шліфованою з двох боків. Фанера виготовляється зі шпону листяних порід — береза.Дрова комплектують у пучки і козловим краном поміщають їх у басейн гідротермічної обробки, де при температурі 40  у весняно–літній період і при температурі 60–70 у зимовий період, деревна сировина відтає, нагрівається до певної температури та насичується водою.Після гідротермічної обробки проварювані чураки поступають на стадію лущення, де переробляється у шпон на лущильних верстатах «RAUTE» ЗVKKT – 66/ L 65, Частота обертання шпинделів 150 об/хв. Після лущильного верстату отриману безперервну стрічку сирого шпону розрізають на листи роторними ножницями ФП – 226. Заготовки шпону складають у кипи й автозавантажувачем переміщують до завантажувального входу сушарки. Сущіння сирого шпону здійснюють у сушильних агрегатах СРГ-25М при температурі на вході в сушилку 280 – 300 , на виході 120 – 130 , швидкість руху шпону в камері 1,7 – 3,7 м/хв, кінцева вологість шпона складає 6 %. На виході із сушарки сухий шпон сортують за якістю, складаючи якісний і дефектний у різні купи. Дефектні листи відправляють на шпононалагоджувальні станки для усунення дефектів. Клей готується у змішувачі клею КМ-7, об’єм якого складає 300 л, частота обертання 26 об/хв. Листи шпону на клеєнамащувальних вальцях КВ – 20 намащують клеєм, швидкість обертання вальців 0,25-0,5 м/с, збирають у пакети згідно з регламентом на даний вид фанери, направляють на завантажувальну етажерку преса для гарячого пресування П 714-Б, яке проводиться при питомому тиску 1,8–2,0 МПа та температурі 105-110 .Готові листи фанери охолоджують у віяловому охолоджувачі до температури не більше 50 та після охолодження поступають на форматне обрізання і після, витримують фанеру 24 години в цехових умовах і направляють на шліфування. Після шліфування, фанера поступає на сортування, після чого пакується та відправляється на склад для зберігання. [1]Таблиця 1.1 — Номінальні значення технологічних параметрів
2 Вибір і обґрунтування параметрів автоматичного контролю, регулювання, сигналізації і блокуванняРозглянемо, які величини приймають участь у керуванні та який їх вплив на якість, кількість виробленого продукту, безпеку обслуговуючого персоналу. Для забезпечення нормального ведення процесу необхідно контролювати та регулювати температуру в самому в сушилці. Вихід тиску за встановлені межі в пресі свідчить про виникнення вибухонебезпечної ситуації. Тому даний параметр слід вимірювати, реєструвати та сигналізувати. Із тиском пов'язано значення температури на плитах преса, вихід даного параметру за встановлені межі також указує на порушення технологічного процесу і виникнення аварійної ситуації. Тому даний параметр слід вимірювати, реєструвати та сигналізувати, та передбачити заходи щодо ліквідації порушень. 3 Задачі контролю та керування технологічним процесомДо основних інформаційних функцій належать: 1) Контроль стану технологічного обладнання, індикація окремих технологічних параметрів: температура та рівень води у проварювальному басейні; частота обертання шпинделів у лущильному верстаті; температура на вході та виході сушилки, швидкість руху шпону у сушилці; витрата компонентів клею; частота обертання мішалки у змішувачі клею; частота обертання клейових вальців; температура та тиск на плиті преса. 2) Документування інформації про хід технологічного процесу, реєстрація окремих технологічних параметрів: температура та рівень води у проварювальному басейні; частота обертання шпинделів у лущильному верстаті; температура на вході та виході сушилки, швидкість руху шпону у сушилці; витрата компонентів клею; частота обертання мішалки у змішувачі клею; частота обертання клейових вальців; температура та тиск на плиті преса. 3) Попереджувальна сигналізація: температура та рівень води у проварювальному басейні; частота обертання шпинделів у лущильному верстаті; температура на вході та виході сушилки, швидкість руху шпону у сушилці; витрата компонентів клею; частота обертання мішалки у змішувачі клею; частота обертання клейових вальців; температура та тиск на плиті преса. Основними керуючими функціями є: 1) Регулювання (стабілізація) окремих технологічних параметрів: рівень води у проварювальному басейні; температура на вході сушилки; витрата компонентів клею; частота обертання мішалки у змішувачі клею; температура на плиті преса. Ручне дистанційне керування виконуючими механізмами (електроприводами): рівень води у проварювальному басейні; температура на вході сушилки; витрата компонентів клею; частота обертання мішалки у змішувачі клею; температура на плиті преса. Інформаційні функції повинні функціонувати у автоматичному режимі, а задачі керування повинні функціонувати як в автоматичному так і в ручному режимі. Результати проведеного аналізу зведено до таблиці 3.1. Таблиця 3.1 - Задачі контролю та керування технологічним процесом
4 Призначення, цілі та автоматизовані функції системи керуванняСистема керування, що розроблюється, призначена для виконання наступних задач: ведення технологічного процесу в заданому технологічному режимі; підвищення оперативності керування; підтримка високопродуктивної роботи Основні цілі АСКТП схеми технологічного процесу виробництва фанери: збільшення продуктивності; забезпечення надійності роботи технологічного обладнання; поліпшення умов праці виробничого персоналу. Вказані цілі досягаються при виконанні ряду функцій, які за змістом дій об’єднані в інформаційну і керуючу підсистеми. Інформаційна підсистема призначена для представлення технологічному персоналу оперативної, достовірної, обробленої відповідним чином інформації про стан об’єкту керування. Інформаційна підсистема виконує наступні функції: збір і первинна обробка інформації; контроль та вимірювання технологічних параметрів; періодична реєстрація поточних значень вимірювальних параметрів; відображення значень технологічних величин по виклику технолога-оператора; контроль і сигналізація порушень; розрахунок техніко-економічних показників; контроль і облік стану технологічного устаткування. Керуюча підсистема призначена для визначення та реалізації керуючих дій на технологічний об’єкт. Керуюча підсистема виконує такі функції: регулювання технологічних змінних; дистанційне керування регулюючими органами. 5 Вибір та обґрунтування методів автоматичного контролю технологічних параметрівВ  ибір того або іншого методу вимірювання обумовлено наступними факторами: діапазоном вимірювання технологічного параметра, чутливістю вимірювання, лінійністю статичної характеристики, похибка вимірювання. Причому, вибір кожного з перетворювачів проводився з урахуванням допустимої похибки вимірювання технологічного параметру поділеного на 4. Це обумовлено необхідністю забезпечення достатньої точності вимірювального каналу: Прилад для вимірювання цього параметру повинен мати відносне відхилення не більше ніж у три рази менше. Результати розрахунку допустимих відносних відхилень технологічних параметрів приведено в табл. 5.1. Таблиця 5.1 – Похибка вимірювання технологічних параметрів
Враховуючи результати розрахунків та особливості об’єктів автоматизації в курсовому проекті були прийняті наступні рішення: 1) Встановлювати засоби вимірювання та керування у вибухобезпечному виконанні. 2) Для вимірювання рівня води в басейні приймемо до установки рівнемір з уніфікованим вихідним сигналом Rosemount 5300. 3) Для вимірювання тиску доцільно використовувати тензоперетворювачі типу Rosemount 3051 CA з дистанційною передачею значення вимірюваної величини. 4) Вимірювання температури в басейні проводити термоелектричний перетворювач опору типу ТСМУ, що має похибку вимірювання не більше 0,5%. 5) Частоту обератання валів апаратів доцільно вимірювати тахоматрами типу П-1115 та А-22 з похибкою вимірювання не більше 0,1 %. На структурних схемах приведених на рис. 1-4 відображено в загальному вигляді основні рішення прийняті в курсовому проекті по реалізації контурів контролю і регулювання. Умовні позначення технологічних параметрів: Т – температура; F – витрата; P – тиск; L – рівень; S – частота; ПВП – первинний вимірювальний перетворювач; ПП – проміжний перетворювач; НП – нормуючий перетворювач; МПК – мікропроцесорний контролер; БРК – блок ручного керування; ВП – виконуючий пристрій; ЕПП – електропневматичний перетворювач; ТПУ – термоперетворювач з уніфікованим вихідним сигналом; КК – керуючий комп’ютер.  Рисунок 1 - Структурна схема каналу вимірювання температури та керування  Рисунок 2 - Структурна схема каналу вимірювання витрат та керування  Рисунок 3 - Структурна схема каналу вимірювання тиску Рисунок 4 - Структурна схема каналу вимірювання та керування рівнем Рисунок 5 - Структурна схема каналу вимірювання та керування частоти обертання 6 Вибір комплексу технічних засобівКомплекс технічних засобів АСКТП включає: пульт оператора; мікропроцесорний контролер МИК-52; виконавчі механізми; засоби комутації і гальванічного розділення. 6.1 Пульт оператора Пульт оператора призначений для виконання функцій централізованого контролю і управління технологічним процесом і складається з робочого місця оператора-технолога, що включає: ПЕОМ (РС), що складається з: корпуса (з термоконтролем і додатковим охолоджуванням); плата центрального процесора Intel Pentium G630 (2.7 ГГц); накопичувача на жорсткому магнітному диску місткістю 500 ГБ; оперативної пам'яті ємністю 4 ГБ; паралельного порту; двох послідовних портів; інженерної клавіатури; відеомонітор 17". Для друку бланків документації і миттєвих слайдів з екранів моніторів обох робочих місць у складі пульта передбачений кольоровий струйний принтер. Технічна характеристика контролеру МИК-52: Кількість входів-виходів у базовій моделі контролера: аналогові входи – 4, вналогові виходи – 1, дискретні входи – 3, дискретні виходи – 5. Живлення зміна напруга 220 В частотою (50 ± 1) Гц, споживана потужність не більш 10 Вт. Габаритні розміри блоку контролера (96 х 96 х 240) мм; робоча температура від 0 °С до плюс 50 °С. Для вирішення поставлених задач системою автоматизованого керування в курсовому проекті були обрані наступні модулі вводу-виводу: МИК-52, два контролери. Кожен по 4 канали аналогового вводу. Частота вибірки – 10 вимірювань в секунду, діапазони вхідних сигналів – по напрузі від 0 до 10 В, по струму від 0 до 20 мА, зведена похибка на гірше 0,1%; Об’єкт автоматизації за пожежо- та вибухонебезпечністю відноситься до категорії ”В”, тому засоби автоматизації повинні бути обрані пневматичні та електричні у вибухонебезпечному виконанні. Оскільки контролер приймає стандартизовані сигнали (0-5 мА, 0-20 мА, 4-20мА), то при виборі датчиків перевага надавалась приладам саме з такими вихідними сигналами. Для вимірювання температури було обрано термоперетворювач типу ТСМУ–205Ех з уніфікованим вихідним сигналом у вибухобезпечному виконанні. Основні технічні характеристики: номінальна статична характеристики 100П, Межі виміру 0-180 °С. Матеріал захисної арматури 12Х18Н10Т. Межа допустимої основної похибки 0,5%. Вихідний сигнал 4-20 мА.виробник: НВО "Електротермія", м.Луцьк. Вимірювання витрати прийнято рішення установити витратоміри типу Витратоміри електромагнітні Rosemount 8750. Діапазон вимірювань: 15-1200 Dn. Вихідний сигнал: 4-20 мА. Матеріал: Сталь 316L. Похибка: ±0,5 %. Область використання: для рідин. Виробник: Rosemount, США, та витратомір сипучих матеріалів SolidFlow. Діапазон вимірювань: Вихідний сигнал: 4-20 мА. Матеріал: Нерж. сталь 1.4541. Похибка: ±2-5 %. Довжина: 271 мм. Область використання: для сипучих матеріалів. Виробник: SWR-Systems, Німеччина Вимірювання рівня в басейні у курсовому проекті прийнято рішення виконувати за допомогою рівнеміра Рівнемір 5300. Діапазон вимірювань: від 0,1 до 50 м. Вихідний сигнал: 4-20 мА. Похибка: ± 6 мм. Матеріал: нерж.сталь CF8M (A743). Область використання: рідина – вода. Виробник: Rosemount, США. Для вимірювання абсолютного тиску прийнято рішення установити перетворювач тиску вимірювальний Rosemount 3051CA. Діапазон вимірювань: від 0 до 5515кПа (абсолютний тиск). Вихідний сигнал: 4-20 мА. Похибка: ±0,04%. Матеріал: литейный сплав типу С-CW12MW. Область використання: газ; рідина; пар. Виробник: Rosemount, США Для перетворення електричних керуючих сигналів з виходу мікроконтролера у пневматичні обраний електропневмоперетворювач типу ЕПП. Для переходу з автоматичного на ручний режим керування клапанами обрано пневматичну панель дистанційного керування ПП 12.2. В якості виконуючого пристрою обраний Регулюючий клапан з пневмоприводом типу 25ч32нж, умовний прохід якого 100 мм, будівельна довжина 480, маса 10 кг. Прилади та засоби автоматизації обиралися по довідниках та занесені до замовної специфікації. 7 Розробка та опис функціональної схеми АСКТПФункціональна схема автоматизації технологічного процесу отримання фанери приведена на кресленні. Схему виконано згідно ГОСТ 21.404-85. Обрані технічні засоби автоматизації згруповані у полі креслення за призначенням та метою функціонування. Контури контролю та керування побудовані таким чином, щоб реалізувати задачі АСКТП, які наведені у розділі 4. Керування температурою в проварювальному басейні виконується наступним чином: сигнал з датчика температури (термоперетворювач опору ТСМУ - 205 надходить до контролера де порівнюється з заданим значенням температури. Температура в сушилці вимірюється за допомогою термоперетворювача опору типу ТХА - 205, надходить до контролера де порівнюється з заданим значенням температури та при відхиленні від заданого значення за допомогою регулювання подачі топкових газів та повітря доводиться до заданого значення. Керування витратою суміші в бункерах компонентів клею відбувається шляхом дозування. При цьому сигнал надходить до контролера де проводяться розрахунок витрати та формування керуючого сигналу який через ЕПП та блок ручного керування ПП12.2 подається на виконавчий механізм, який змінює положення регулюючого органу. Керування рівнем в басейні відбувається на основі інформації отриманої з рівнеміра типу. Інформаційний сигнал з перетворювача передається до контролера, який передає виміряне значення для відображення на моніторі операторської станції та сигналізації виходу за встановлені межі, а також з урахуванням заданого значення рівня формує керуючий сигнал який передається через ЕПП та блок ручного керування ПП12.2 на виконавчий механізм 25ч38нж. Вимірювання тиску проводиться за допомогою тиску, сигнал від якого надходить до контролера де відбувається обробка інформації, відображення виміряного значення та його реєстрація, а в разі виходу тиску в колоні за встановлені межі вмикається аварійна сигналізація на пульті оператора. Список літературиПромышленные приборы и средства автоматизации. Справочник /Под ред. Черенкова В. В. – Л.: Машиностроение, 1987. - 480с. Клюев А. С. И др. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие. – М.: Энергоиздат, 1990 – 464с. Методические указания для выполнения курсовой работы по курсу «Автоматизированные системы управления технологическими процессами» для студентов V курса технологических специальностей /разр. Е. И. Паровой – Днепропетровск, УДХТУ, 1999 – 20с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||