Пример отчета выезд без титулов. Решение задачи повышения эффективности неразрывно связано с комплексной автоматизацией всех технологических процессов
 Скачать 460 Kb.
|
|
Содержание Введение……………………………………………………………………….4 1.Свойства соляной кислоты 4 2.Описание технологического оборудования 7 3.Решения по автоматизации 10 4.Перечень параметров, подлежащих контролю и регулированию 12 5.Индивидуальное задание. Выбор контроллера для управления технологическим процессом 15 Заключение…………………………………………………………………… 24 Список использованной литературы……………………………………….. 25 Приложение 1. Схема автоматизации участка Введение Решение задачи повышения эффективности неразрывно связано с комплексной автоматизацией всех технологических процессов. Комплексная автоматизация, в настоящее время, подразумевает внедрение информационных систем. В то же время, несмотря на высокую готовность предприятий к внедрению информационных систем, подходы к их построению и методам внедрения, разнообразны. При этом любое предприятие, приступающее к внедрению информационной системы, стремится осуществить этот процесс в минимальные сроки и с высоким качеством, предъявляя, в связи с этим повышенные требования к организации процесса внедрения. Прежде всего, системе необходима возможность воспроизведения производственного процесса предприятия, а также наличие устройств автоматизации для их совершенствования. Данная работа рассматривает вопросы автоматизации склада соляной кислоты. Особое внимание в работе уделено КТС АСУТП участка, а именно контроллерной технике Siemens Simatic S7-1200 со станцией распределенного ввода-вывода Siemens ET-200M. Контроллер интегрирован в общую структуру АСУТП предприятия. Разрабатываемые в дальнейшем проектные решения должны соответствовать требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации. Принятые технические решения должны обеспечить безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта - склада соляной кислоты. Свойства соляной кислотыСоляная кислота - бесцветная, едкая, не горючая жидкость, «дымящаяся» на воздухе. Предельно допустимая концентрация (ПДК) паров соляной кислоты в воздухе рабочей зоны составляет 5 мг/м3.
Концентрированная соляная кислота согласно ГСТ 12.1.005-88 отностися к 2-му классу опасности. Агрегатное состояние при н.у.- жидкость, аэрозоль. Соляная кислота хранится в герметичных емкостях, передается герметичными насосами, перекачивается по герметичным трубопроводам, что исключает ее попадание в рабочую зону при нормальном техническом процессе. Согласно СН 550-82 «Инструкция по проектированию технологических трубопроводов из пластмасоовых труб» трубопроводы для транспортировки соляной кислоты относятся к группе А(а) категории II (химически стойкие к серной и соляной кислоте, водным растворам едких щелочей). Трубопроводы выполнены из поливинилиденфторида (ПВДФ), срок службы до 10 лет, рабочая темпратура от -400С до 1400С. Трубопроводы прокладываются под уклоном в сторону полного опорожнения. Расход концентрированной кислоты (33%) на производство составляет 368 т/месяц. Суточное потребление концентрированной кислоты составляет 12,27 т/сутки. Описание технологической схемы 33%-ный раствор соляной кислоты поступает на предприятие в железнодорожных цистернах. С помощью приемного устройства и насоса, поз. PU500 данный раствор перекачивается в емкости хранения поз.ТК501, ТК502, расположенных в открытом поддоне. На воздушной линии от емкостей поз.ТК501, ТК502,ТК503, ТК505,МХ505 устанавливается ловушка для улавливания паров соляной кислоты поз.ТК506 (на улице) 33%-ный раствор соляной кислоты от емкостей поз.ТК501, ТК502насосом PU501 передаётся в отделение хранения разбавленной кислоты.В отделении хранения разбавленной кислоты расположен емкостной смеситель, в который одновременно двумя раздельными потоками подаётся 33%-ный раствор соляной кислоты и вода из основного производства. Для достижения требуемой концентрации раствора кислоты, расход компонентов регулируется автоматически. Полученный в результате смешения кислоты и воды 14%-ный раствор соляной кислоты, насосом перекачивается в оборудованную рубашкой емкость поз.ТК503, расположенную в поддоне, вне помещения отделения хранения. 14%-ный раствор соляной кислоты из емкости поз. ТК503 передаётся насосом поз.PU 503 в основное производство. В случае розлива соляной кислоты её смывают с поверхности пола и оборудования большим количеством воды или щелочного раствора. Сточные воды промывки собираются в приямок, откуда насосом поз.PU510 перекачиваются в емкость поз ТК 505 для нейтрализации. Для проведения реакции нейтрализации в емкость ТК 505 подается 10%-ный раствор NaOH, затем раствор перекачивается на очистные сооружения предприятия насосом поз. 512. Для дополнительной очистки паров соляной кислоты в отделении хранения установлен газовый скруббер SR501.Cкруббер соединен с воздушной линией от емкостей поз. ТК501, ТК502,ТК503, ТК505,МХ505. Схемой автоматизации предусматривается перераспределение потоков соляной кислоты (подача паров соляной кислоты в скруббер SR501 или непосредственно в атмосферу через ловушку поз. ТК506) посредством переключающих клапанов. Регулирование подачи щелочи в скруббер происходит автоматически, так же автоматизаированно управление электроприводом насоса скруббера. Описание технологического оборудованияВ открытом складе соляной кислоты расположены: Приемное устройство для приёма 33%-ный раствор соляной кислоты из железнодорожной цистерны в емкости для хранения. Емкости поз.ТК501, ТК502, вместимостью 60 м3 с коэффициентом заполнения К=0,85; Диаметр-3200 мм; высота-7925 мм. Емкость поз. ТК505 вместимостью 52 м3с коэффициентом заполнения К=0,85; Диаметр-3000 мм; высота-6500 мм. Емкость для хранения 14%-ого раствора соляной кислоты поз. ТК 503 вместимостью 30 м3с коэффициентом заполнения К=0,95; Диаметр-3250 мм; высота-4200 мм Смеситель МХ505, вместимостью 1м3 коэффициент заполнения К=0,95; диаметр 1400 мм, 2000 мм Насос поз.PU500 для перекачки 33%-ный раствор соляной кислоты из железнодорожной цистерны в емкости, расположенные в открытом складе соляной кислоты; максимальная подача 454 л/мин. Агрегат электронасосныйPU501 для подачи 33%-ный раствор соляной кислоты в смеситель поз.МХ505 подача 12,5 м3/ч; напор-12,5 м; мощность электродвигателя-1,5 кВт. Агрегат электронасосныйPU503 для подачи 14%-ого раствора соляной кислоты на основное производство подача 25 м3/ч; напор-50 м; мощность электродвигателя-11 кВт. Агрегат электронасосныйPU510 для откачки розливов соляной кислоты и промывних вод; максимальная подача 57 л/мин. Сборник для каустика ТК507 V=0,063 м3. Ловушка для улавливания паров соляной кислоты, для предотвращения попадания их в атмосферу Газовый скруббер для дополнительной очистки паров соляной кислоты напор- 5-150м3/ч, максимальная температура паров- 800С, мощность электродвигателя-1,85 кВт. Приемное устройство Приемное устройство предназначено для верхнего слива жидкости, в том числе агрессивной. Через верхнюю часть цистерны, под прямым углом опускается труба с установленным с одной стороны быстроразъемным соединением, к которому присоединяется система трубопроводов, соединяющих цистерну и цех хранения. После стыковки и открытии пропускных клапанов оператор участка хранения запускает насос на отгрузку цистерны. Емкости хранения 33%-ной соляной кислоты Емости хранения поз.ТК501, ТК502изготовлены из стеклопластика методом непрерывной намотки и представляют собой вертикальные емкости круглого сечения с наклонным дном, установленные на фундаменте. В емкости хранения через приемное устройство перекачивается 33%-ная соляная кислота, которая в дальнейшем дозируется в миксер для разведения. Смеситель Как и емкости хранения, смеситель поз. МХ505 изготовлен из стеклопластика методом непрерывной намотки и представляет собой вертикальную емкость круглого сечения,оборудованную мешалкой, со сферическим днищем. В смеситель с работающей мешалкой двумя раздельными потоками подаётся 33%-ный раствор соляной кислоты с емкостей хранения и умягченная вода из производства. Разбавленная до концентрации 14% соляная кислота удаляется из смесителя центробежным насосом в емкость хранения. Емкость хранения 14%-ной соляной кислоты Емкость для хранения- вертикальная емкость изготовлена из нержавеющей корозионно-стойкой стали марки AISI 316Ti, оборудована рубашкой, в которую подается теплоноситель - горячая вода(95/700С) из производства. 14%-ный раствор соляной кислоты перекачивается я в емкость хранения, где достигает температуры 550С и отправляется в производство. Сборник для каустика Сборник для каустика – буферная емкость хранения 10%-огораствора NaOH. 10%-й раствор каустика поступает со склада каустика и собирается в сборнике, октуда в дальнейшем поступает в газовый скруббер для очистки паров НСL. Также 10%-й раствор применяют в качестве нейтрализатора НСL при розливе в цехе хранения. Газовый скруббер Очиститель отработанного воздуха (газовый скруббер) предназначен для абсорбционной очистки содержащегося HCl отработанного воздуха. Данный аппарат является 2-ступенчатым газоочистителем. Первая ступень очистки выполняется в промывочной трубе, вторая в колонне. На обеих ступенях очистки используется одна и та же промывочная среда – 10%-ный раствор NaOH. Газ всасывается в патрубок неочищенного газа струйной промывочной трубы,подается через циркулирующую промывочную жидкость и промывается. Газожидкостная смесь, поступающая из струйной промывочной трубы, разделяется в предусмотренном далее в технологической цепи центробежном отделителе. Отделенная промывочная жидкость стекает обратно в питающий резервуар, а отработанный воздух попадает в насадочную колонну. Питающий резервуар вмещает в себя около 190 литров жидкости Изменение уровня промывочной жидкости обусловлено тем, что во время работы в зависимости от состава газа может происходить испарение воды в промываемый газ. Уровень жидкости должен быть на уровне перелива. Решения по автоматизацииТехнологический процесс состоит из операции приема соляной кислоты с железнодорожного транспорта, ее хранения, доведения концентрации до 14% и выдачи кислоты на производство. Схемой автоматизации предусмотрено: Автоматический контроль, сигнализация предельного уровня, регулирование уровня кислоты в емкостях поз.ТК501,ТК502. Непрерывное автоматическое измерение расхода кислоты и воды, подаваемых в емкостной смеситель. Автоматическое регулирование концентрации раствора. Автоматический контроль, сигнализация предельного уровня, регулирование уровня кислоты в емкости хранения поз.ТК503. Контроль и регулирование температуры 14%-ого раствора в емкости поз. ТК503. Контроль, регулирование уровня стоков в приямке. Подача каустика в емкость ТК505 при откачке стоков из приямка. Автоматический контроль, сигнализация, регулирование уровня смеси в емкости нейтрализации поз. ТК505. Контроль расхода каустика на цех. Автоматический контроль, сигнализация предельного уровня, регулирование уровня каустика в буферной поз.ТК507. Автоматический контроль, регулирование уровня в питающем резервуаре скруббера 190 литров. Контроль и сигнализация температура в скруббере. Контроль давления циркулирующей промывочной жидкости. Автоматическое распределение паров на очистку в зависимости от объемного расхода паров. Контроль и сигнализация предельной концентрации паров соляной кислоты в помещении хранения Выполнение перечисленных функций реализуется многоуровневой автоматизированной системой управления (АСУ ТП), верхний уровень которой представлен центральным контроллером, оборудованным персональным компьютером с операционной системой не ниже Windows2000/ХР, дисплеем не ниже 17” и принтером. Связь с приборами нижнего уровня осуществляется по цифровой шине. В качестве датчиков параметров процесса используются приборы фирмы «Endress+Hauser» Клапаны с пневмоприводом и позиционеры приняты фирмы «Bray» Управляющие и регулирующие электрические сигналы с верхнего уровня АСУ ТП преобразуются позиционерами в пневматические сигналы и поступают на вход управляющей и регулирующей арматуры. Все приборы имеют Сертификаты Российской Федерации и Разрешения на применение Ростехнадзора. Все средства контроля, управления и противоаварийной защиты по точности, быстродействию и надёжности отвечают требованиям технологического процесса. Перечень параметров, подлежащих контролю и регулированиюСклад кислоты
Индивидуальное задание. Выбор контроллера для управления технологическим процессомВыбор определяется комплексом параметров, среди которых: сложность проектируемой системы, необходимая функциональность, расширяемость и гибкость, но зачастую на первый план выходят вопросы взаимодействия персонала и оборудования. Выбор контроллера будем осуществлять из линейки S7. Линейка Simatis S7 включает следующие контроллеры: Siemens Logo! Siemens S7-200 Siemens S7-300 Siemens S7-400 Siemens S7-1200 1. Siemens Logo! – программируется с помощью ПО Comfort или с передней панели. Предназначен, в основном, для решения простых задач автоматизации, выполняет команды средней сложности. Преимуществом этого контроллера является быстрый и лёгкий монтаж, а так же небольшие размеры. 2. Siemens S7-200 – программируется с помощью ПО MicroWin и состоит из двух несовместимых линеек S7-210 и S7-220. Основные недостатки в S7-200 это: отсутствие эмулятора, отсутствие поддержки кириллицы панелью ТД200. В настоящее время эта линейка снята с производства. 3. Siemens S7-300 и S7-400 – программируются ПО Simatic Step 7. Выполняют задачи средней и высокой сложности. S7-400 является более мощным аналогом S7-300. К достоинствам обоих можно отнести гибкость и надежность платформы, возможность связи по большому количеству протоколов и интерфейсов с другими системами. 4. Siemens S7-1200 –программируется с помощью ПО Simatic Step 7 Basic. контроллер предназначен для решения задач автоматизации начального уровня, при этом он обладает высокой производительностью и широким набором возможностей. В настоящий момент разработанои успешно развивается семейство контроллеров SIMATIC S7‑1200, это программно-аппаратный комплекс, подходящий для различных условий эксплуатации. Для управления процессами на складе соляной кислоты выберем контроллер из серии Siemens S7-1200. Семейство ПЛК SIMATIC S7- представляет собой программно-аппаратный комплекс, ориентированный на снижение комплексных расходов. Базовая конфигурация предполагает процессорный блок с 14–24 входами/выходами и расширение не более чем восемью блоками ввода/вывода, что в совокупности позволяет подключить до 51 аналогового или до 284 дискретных входов/выходов. Контроллер может работать с распределенной периферией, соответствующей стандартам PROFIBUS DP и PROFINET IO, в качестве «мастера» и имеет адресное пространство 1000 байт, что потенциально позволяет ему принять до 8000 цифровых или до 500 аналоговых каналов. Специальная коммуникационная шина позволяет подключить до трех коммуникационных плат для организации связи через сети PROFIBUS (режим «мастер» и «слейв») и интерфейс AS-i, а также для соединений «точка-к-точке» по физическим стандартам RS‑232 и RS‑485 (с поддержкой протоколов Modbus RTU и USS). Благодаря коммуникационным платам контроллер S7-1200 можно использовать в системах телеуправления, поддерживающих обмен данными по протоколам IEC 60870-5-104 или DNP3. Эти платы оснащены буферной памятью для сохранения до 64 000 измеренных величин с отметками даты и времени при нарушениях в нормальной работе системы связи. На фронтальной панели контроллера находится специальная шахта с разъемом, куда подключается компактный модуль, расширяющий возможности процессорного блока без увеличения габаритов. Модуль добавляет четыре цифровых, либо один аналоговый вход или выход, либо интерфейс RS‑485 Степень защиты контроллера S7-1200 – IP20, что предполагает монтаж в шкафу или ином защитном корпусе. Допускается крепление как на 35-миллиметровую рейку, так и на плоскую монтажную панель. Винтовые клеммы «отстегиваются» вместе с кабелями, что позволяет в случае выхода оборудования из строя оперативно произвести замену, не откручивая коммуникационные провода. Загрузка программы возможна с компьютера, через съемную карту памяти. Для работы вне помещений или в условиях повышенной загазованности либо наличия агрессивных паров и газов существует модификация SIPLUS. Она полностью программно и аппаратно совместима с линейкой S7-1200. Фактически это тот же самый контроллер, но с усиленной защитой от внешних воздействий (герметизация плат специальным компаундом) и работающий в расширенном температурном диапазоне (от –25 до +60 °C). Помимо основной модификации контроллера предлагается его Fail-Safety (отказоустойчивая) версия, предназначенная для построения систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. Она реализована в рамках единой концепции компании «Сименс» TotallyIntegratedAutomation («Комплексная интегрированная автоматизация»), что позволяет осуществлять ее эффективное взаимодействие со стандартными системами автоматизации SIMATIC, использовать F-системы* в качестве подсистем стандартных систем автоматизации.  Рис.1 Технические характеристики контроллеров семейства SIMATIC S7-1200 Среда программирования S7-1200 Подготовка проекта производится в единой программной среде TIA Portal. В ней, как в единой программной платформе, удалось совместить всё, что необходимо для работы со всеми компонентами автоматизации SIEMENS на всех этапах работы с проектом. Разработка проектов для контроллеров и устройств распределенного ввода/вывода, конфигурирование систем человеко-машинного интерфейса и SCADA-систем, параметрирование сетевых компонентов и модулей связи, отладка программных алгоритмов управления, а также ввод в эксплуатацию приводов – все это объединено в общую структуру программного обеспечения и имеет унифицированный пользовательский интерфейс. Главное в TIA Portal- простота применения продукта. Пользовательский интерфейс призван облегчить работу с платформой. Основной упор разработчики TIA Portalсдели на наглядность, интуитивную понятность и отсутствие громоздких структур. Предусмотрено два варианта интерфейса. Вид главной страницы программы ориентирован на обслуживающий персонал и предлагает общий выбор задач и инструментов, необходимый для успешного ввода в эксплуатацию, диагностику и обслуживание оборудования. Проектный вид открывает доступ к полному набору инструментов и функций, необходимых на этапе разработки конфигурации и написания программ. Единая информационная база проекта позволяет интегрировать программы для контроллера, графические объекты человеко-машинного интерфейса и массивы настроек для приводов, избежать необходимости импорта и экспорта переменных, упростить их администрирование. Благодаря тому что проект представляет собой единое целое, несмотря на значительную разнородность входящих в него компонентов, стало возможным реализовать единую диагностическую систему, которая позволяет осуществлять оперативный мониторинг состояния оборудования и своевременно отражать сведения на устройствах человеко-машинного интерфейса. Этот мониторинг организован средствами операционной системы контроллера и не требует от пользователя дополнительных трудозатрат. Достаточно настроить выдачу сообщений на панели оператора, подготовка и отправка сообщений будет происходить автоматически. В программном пакете существуют как стандартные инструкции для создания алгоритмов управления, так и специальные блоки управления перемещением на основе стандарта PLCopen и ПИД-регулирования. Эти блоки снабжены удобными механизмами пошагового конфигурирования и графическими экранами для диагностики и настройки. В стандартный набор пользовательских библиотек уже включены коммуникационные блоки для организации обмена данными по протоколам Modbus и USS. Также существует возможность создания собственных библиотек для упрощения многократного использования сходных по функциональности частей проекта и обмена ими между различными разработчиками. Можно сохранять в библиотеке для последующего использования программы аппаратные конфигурации (как отдельные модули, так и целые станции) со всеми настройками, графические объекты. TIA Portal предоставляет широкие возможности для удаленной совместной работы над проектом. Специальный механизмпозволяет разделить проект на блоки и проводить независимую работу над отдельными компонентами. На последнем этапе происходит автоматическая «склейка» проекта в единое целое. Для предварительной отладки в TIA Portal включены разнообразные симуляторы, которые позволяют отладить как программу ПЛК, так и работу операторского интерфейса на панели управления без использования реального оборудования. Возможна как раздельная эмуляция (ПЛК и компьютер; операторская панель и компьютер), так и полная эмуляция комплекса (ПЛК и операторская панель) без использования реального оборудования. Заключение На производственной практике рассматривались вопросы автоматизации склада соляной кислоты пищевого производства. Система автоматизации склада — это современная АСУТП участка хранения и разбавления соляной кислоты пищевого производства. В отчете по практике рассмотрены следующие вопросы: - рассмотрен технологический процесс и описано технологическое оборудование, - приведен перечень параметров, подлежащих контролю и регулированию. - кратко описана структура АСУТП рассматриваемого участка. - приведена схема автоматизации рассматриваемого участка и спецификация к ней. В дальнейшей работе предлагается модернизировать систему управления аппаратом разбавления соляной кислоты. Список использованных источников Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие/ А.С. Клюев, А.Т. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов; Под ред. А.С. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 2009. – 368 с.; Проектирование систем автоматизации: учеб. пособие / Е.В. Ерофеева, Б.А. Головушкин; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2012. - 96 с. Современные приборы измерения теплоэнергетических величин. Измерение уровня и расхода: учеб. пособие / В.Ю. Невиницын, А.Н. Лабутин; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2014. – 84 с. ГОСТ 21.208-2013 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. ГОСТ 21.408-2013 Система проектной документации для строительства (СПДС). Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов ДОБАВИТЬ САЙТ КОНТРОЛЛЕРА Приложение 1 СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ УЧАСТКА сканировать схему автоматизации (либо мнемосхему) и вставить | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||