ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

При наличии давления в аппарате сигналы с датчиков напора поступают на клеммные блоки 1492-IFM40F, уже с них по кабелю 1492-CABLE050Y на модули дискретного ввода 1756-IB16D, где сигнал преобразуется и подается в интерфейсную магистраль корзин. Далее через модуль связи 1756-СN2R, коаксиальный кабель 1786-RG6, модуль связи 1756-СN2R (установленный в шасси с контроллером) данные поступают в контроллер 1756-L62. Наличие или отсутствие давления аргона в аппарате отображается на видеокадре «Холодильники» и записывается в тренды. Настройка датчика составляет 0,1 + 0,01 кгс/см2. При понижении давления выдается речевое сообщение: "Холодильник № Х нет давления".Возможные неисправности, приводящие к отклонению нормального технологического режима по давлению, приведены в таблице 4.Таблица 4Наименование неисправностиВероятная причинаМетод устранения1 Нет показаний давления в АОР1.1 Забита импульсная линия1.1 Продуть линию1.2 Неисправен датчик напора1.2 Заменить датчик напора1.3 Неисправен контрольный кабель от датчика до щитовой УСО (при обрыве кабеля на датчик номер АОР, раскрасится в красный цвет)1.3 Использовать резервные провода в кабеле1.4 Неисправен блок питания дискретных входов данной щитовой УСО1.4 Заменить блок питания MINI-PS-1001.5 Неисправен канал на модуле 1756-IB16D(на модуле светодиод «Ok» не горит зеленым цветом)1.5 Заменить модуль 1756-IB16D2.5 Контроль наличия контрвакуума в печах сепарацииКонтроль наличия контрвакуума в ходе процесса сепарации осуществляется распределенной системой АСУ ТП. В состав схемы входят:- реле вакуума 33D (шкаф КИП около печей СШВ);- 16 канальные модули 1756-IB16D, установленные в 13 слотовых шасси 1756-А13 (щитовые УСО № 1-6);- контроллеры ControlLogix, установленные в 7 слотовых шасси А7 (машзал);- ПЭВМ – сервера.При повышениеконтрвакуума в печах СШВ выше -85 кПа сигнал с реле вакуума поступает клеммные блоки 1492-IFM40F, уже с них по кабелю 1492-CABLE050Y на модули дискретного ввода 1756-IB16D, где сигнал преобразуется и подается в интерфейсную магистраль корзин. Далее через модуль связи 1756-СN2R, коаксиальный кабель 1786-RG6, модуль связи 1756-СN2R (установленный в шасси с контроллером) данные поступают в контроллер 1756-L62. Наличие или отсутствие контрвакуума в печи СШВ отображается на видеокадрах и записывается в тренды.Возможные отклонения от нормального технологического режима, приведены в таблице 5.Таблица 5Наименование отклоненияВероятная причинаМетод устранения1 Нет показаний наличия контрвакуумаЗабита импульсная линия1.1 Продуть линию1.2 Неисправно реле вакуума1.2 Заменить реле вакуума1.3 Неисправен контрольный кабель от реле вакууума до щитовой УСО (при обрыве кабеля на реле рамка вокруг ячейки номера печи, раскрасится в оранжевый цвет)1.3 Использовать резервные провода в кабеле1.4 Неисправен блок питания дискретных входов данной щитовой УСО1.4 Заменить блок питания MINI-PS-1001.5 Неисправен канал на модуле 1756-IB16D(на модуле светодиод «Ok» не горит зеленым цветом)1.5 Заменить модуль 1756-IB16D3ПОДБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ НАЙДЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВДля каждого параметра согласно уставке, пределам измерений, классу точности, условиям применения и опыту использования в аналогичных ситуациях необходимо выбрать измерительные приборы. Выбор производителя определяется практикой применения на предприятии или успешным опытом применения в аналогичных ситуациях. Измерение температуры жидких сред в технологическом процессе производится при помощи термопреобразователя сопротивления ТСП Метран 276 (поз. ТЕ-1-1), с которого унифицированный сигнал тока 4-20 мА поступает на модуль аналогового ввода SM331.Регулирование температуры в нитраторах (поз. 2/1,2,3,4), промежуточной емкости (поз.3) и реакторе (поз. 5) осуществляетсяза счет регулирования интенсивности перемешивания рабочей среды.Управление электродвигателем клапана осуществляется через магнитный пускатель, на который подаются управляющие импульсы с модуля дискретного вывода SM322. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом, в схеме задействовано два канала дискретного вывода. Управление может осуществляться как в автоматическом режиме, так и в ручном при помощи кнопочной станции (поз. HS-1в), установленной по месту. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительного механизма его концевые выключатели подключаются к модулю дискретного ввода SM321.Подбираем термопреобразователь сопротивления для измерения температуры рабочей среды. Исходные данные: максимальное рабочее значение температуры смеси t=45°C, максимально допустимая погрешность Δ=±1°C. Среда агрессивная, термопреобразователь планируется подключать к вторичному прибору ТС100М и модулю аналогового ввода.К установке принимаем датчик температуры, состоящий из первичного преобразователя и встроенного в головку датчика измерительного преобразователя, преобразующих измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал (УВС) постоянного тока 4-20 мА. Погрешность измерений для него составляет 0,25% от диапазона. Рисунок 2 – Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСПУ Метран 270Первичным преобразователем в приборе выступает ТС(100М, 50М) с возможностью измерения температуры до 180°СРегулирование расхода осуществляется по уровню в аппаратах.Уровень в аппаратах с агрессивными средами (2/1,2,3,4, 3 и 5) измеряется при помощи погружного датчика уровня Метран-55 (рисунок 3), который состоит из чувствительного элемента, погружаемого непосредственно в измеряемую среду, и преобразователя, с которого унифицированный сигнал тока 4-20 мА поступает к модулю аналогового ввода SM331 и вторичному показывающему прибору ТРМ101.Датчиком для измерения уровня жидкости Метран-55 обеспечивается непрерывное преобразование гидростатического давления агрессивных сред в аппаратах в унифицированный токовый выходной сигнал.Регулирование расхода производится регулирующим клапаном SAMSON 240 с электродвигательным исполнительным механизмом и датчиком угла поворота, который подключается к модулю аналогового ввода SM331.Рисунок 3 – Погружной уровнемер Метран-55Выбираем в качестве регистрирующего прибора по справочному пособию вихреаккустический преобразователь расхода Rosemount 8800С, его максимальный предел измерений для жидкости находится в диапазоне 0,4..27м3/ч, следовательно, необходимый верхний предел попадает в заданный диапазон. Погрешность измерений для жидкости составляет 0,65% от диапазона.Внешний вид расходомера представлен на рисунке 4.Вихревой расходомер может быть использован в условиях протекающих в трубопроводах агрессивных сред, обеспечивая требуемую регистрацию расхода потоков жидкостей: 15 м3/ч для воды, до 20 м3/ч для применяемых рабочих сред (РКС и нитрата целлюлозы).Рисунок 4 – Вихреакустический преобразователь расхода Rosemount 8800СУправление электродвигателем клапана осуществляется через магнитный пускатель (поз. NS-3г), на который подаются управляющие импульсы с модуля дискретного вывода SM322. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом, в схеме задействовано два канала дискретного вывода. Управление может осуществляться как в автоматическом режиме, так и в ручном при помощи кнопочной станции (поз. HS-3д), установленной по месту. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительных механизмов их концевые выключатели подключаются к модулю дискретного ввода SM321.Измерение расхода поступающей в центрифугу воды осуществляется при помощи вихреаккустического преобразователя расхода Rosemount 8800С, который состоит из чувствительного элемента (поз. FE-7а), находящегося непосредственно в трубопроводе, и преобразователя (поз. FT-7б), с которого унифицированный сигнал тока 4-20 мА поступает на вторичный показывающий прибор ТРМ101 (поз. FI-7в) и модуль аналогового ввода SM331.Измерение давления в центрифугах 7 и 8 производится при помощи преобразователя избыточного давления Метран 100-ДИ, с которого унифицированный сигнал тока 4-20 мА поступает на вторичный показывающий прибор ТРМ101 и модуль аналогового ввода SM331.Предусмотрена сигнализация верхнего и нижнего значений давления воды (измерено датчиком давления РТ-9а) при помощи ламп HL2 и HL3 соответственно через модуль дискретного вывода SM322.Контроль режима работы центрифуги, а также центробежных насосов производится при помощи токовых преобразователей вибрации с виброэлементами.Токовые датчики вибрации 4-20 мА (с выходом по току) обеспечивают простоту и экономичность для задач вибрационного мониторинга и защиты критически важных механизмов и узлов агрегатов на промышленных объектах. КомпаниейНПП «ТИК» предлагается полная линейка датчиков с выходом 4-20 мА, в том числе том числе взрывозащищенные (искробезопасные) версии, которые совместимы с большинством систем регистрации и мониторинга SCADA.Датчики (рисунок 5) предназначаются для измерения среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости в системах противоаварийной защиты (ПАЗ).Рисунок 5 – Датчики преобразования виброскоростиИсполнения датчиков:DVA144.104 –триангулярный корпус, неразъемное подключение, крепление на 3 винта. Для установки на агрегат датчика DVA144.214 используется стандартная шпилька M8x1/M10x1/M12x1; по специальному заказу возможна поставка шпильки с любой резьбой, в т.ч. дюймовой;DVA144.214 позволяет использовать кабельные сборки с разъемом MIL от импортных преобразователей. Тип выходного сигнала – RS-485 (Modbus RTU) или RS-485 (Modbus RTU) + дискретный выходСостоят из герметичного корпуса, в котором находятся интегральный датчик ускорения и плата преобразования.Диапазон рабочих температур находится в пределах -40...+80 ºС (климатическое исполнение H, для 0Ex ia IIC T5...T6 Ga X). Средняя наработка датчиков на отказ, часов составляет не менее40 000 ч. Гарантийный срок эксплуатации равен 24 месяца при сроке службы 10 лет с межповерочным интервалом 2 года.Управление двигателем насосов 4-1/2 и 6-1/2 осуществляется при помощи магнитного пускателя, который включается автоматически через модуль дискретного вывода SM322, либо вручную при помощи кнопочной станции, расположенной по месту.Для реализации сигнализации состояния двигателя (включен/отключен) на ЭВМ слаботочный контакт магнитного пускателя подключается к входу модуля дискретного ввода SM321.Для обеспечения контроля технологического процесса выбран контролер Siemens SIMATIC S7-300 – это модульный программируемый контроллер, работающий с естественным охлаждением. Модульная конструкция, возможность построения распределенных структур управления, наличие дружественного пользователю интерфейса позволяет использовать контроллер для экономичного решения широкого круга задач автоматического управления в различных областях промышленного производства. Принятый к установке программируемый логический контроллер SIMATICS7-300 (рисунок 6) в построенной схеме автоматизации используется для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Преимуществами контролера данной модели являются ряд функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство в эксплуатации и обслуживании.Использование нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров повышает эффективность применения контроллеров SIMATICS7-300.Рисунок 6 – Универсальный контролер SIMATICS7-300.Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров.Спецификация приведена в приложении А.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате выполнения курсового проекта была разработанафункциональная схема автоматизации производства участка сепарации производства губчатого титана. Описаны алгоритмы работы основных управляющих контуров в соответствии с особенностями рабочей среды, условий и периодичности процесса.В работе рассмотрена технологическая схема процесса, указаны основные параметры и способы автоматизации управления.Подобраны измерительные, регистрирующие и регулирующие приборы и исполнительные механизмы.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВАндреев, Е. Б., Ключников, А. И. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа. Учебное пособие для вузов / Е. Б. Андреев, А. И. Ключников. – Москва: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2008. – 399 с. – Текст: непосредственный.Белов, М. П. Технические средства автоматизации и управления. Учеб. пособие / М. П. Белов. – СПб: СЗТУ, 2016. – 184 с. – Текст: непосредственный.Должиков, В. А. Технические измерения и приборы: учебное пособие к выполнению курсового проекта для студентов направления «Автоматика и управление» специальности 220301 Автоматизация технологических процессов и производств всех форм обучения / В. А. Должиков. – Красноярск:СибГТУ, 2008. – 52 с. – Текст: непосредственный.Исакович, Р. Я., Логинов В. И., Попадько В. Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов / Р. Я. Исакович, В. И. Логинов, В. Е. Попадько. – Москва: Недра, 1983. – 424 с. – Текст: непосредственный.Клюев, А.С. Проектирование систем автоматизации технологическихпроцессов, справочное пособие. – 2-е изд / А. С. Клюев. – Москва: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с. – Текст: непосредственный.Николаенко, С.А., Цокур, Д.С. Автоматизация систем управления: учеб. пособие / С. А. Николаенко, Д. С. Цокур. – Краснодар: Изд-во ООО «Крон», 2015. – 119 с. – Текст: непосредственный.Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. – 3-е изд., перераб. и доп. / под общей редакцией А. С. Юпоева. – Москва: Энергоатомиздат, 1991. – 432 с. – Текст: непосредственный.Токарев, Л. Н. Системы автоматического регулирования. Учебное пособие / Л. Н. Токарев. – СПб.: Нотабене, 2001. – 188 с. – Текст: непосредственный.Харазов, В. Г. Аналоговые и цифровые регуляторы и исполнительные механизмы в системах автоматизации технологических процессов / В. Г. Харазов. – СПб.: Издательство СПбТГУ, 1992. – 241 с. – Текст: непосредственный.Щукин, О. С. Основы автоматического управления энергосистем. Учебное пособие / О. С. Щукин. – Нижневартовск: Издательство Нижневартовского университета, 2015. – 107 с. – Текст: непосредственный.