Разработка системы автоматизации процесса стабилизации температуры охлажденного продукта (стр. 1 из 5)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Кузбасский государственный технический университет»
Кафедра электропривода и автоматизации
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Тема проекта: «Разработка системы автоматизации процесса стабилизации температуры охлажденного продукта»
Автор проекта:
студент гр. ЭА-061
Фурман Д.Н.
Руководитель проекта:
Медведев А.Е.
Кемерово 2010
Введение
В данной курсовом проекте необходимо по техническому заданию, с учетом требований к проектируемой системе автоматизации стабилизации температуры охлажденного продукта, разработать: функциональную схему автоматизации, принципиальную электрическую схему, схему соединений элементов проектируемой СА, произвести расчет надежности проектируемой СА, выбрать технические средства системы автоматизации, для реализации поставленных задач, произвести расчет параметров настройки регулятора для автоматического регулирования технологических параметров, а так же представить алгоритмическое и программное обеспечение проектируемой системы автоматизации.
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1.1 Технологическая схема и задачи автоматизации объекта
1. Цель управления - поддержание температуры охлаждаемого продукта на заданном уровне путем изменения расхода хладоагента включением-отключением компрессора.
2. Задачи системы автоматизации:
2.1. Регулирование параметров:
- стабилизация температуры охлажденного продукта;
2.2. Контроль параметров:
- расход продукта;
- температура охлажденного продукта;
- уровень конденсата в испарителе;
2.3. Сигнализация.
2.3.1. Предупредительная сигнализация о:
- уровне заполнения конденсатом испарителя;
2.3. 2. Аварийная сигнализация о:
- уровне заполнения конденсатом испарителя (для предотвращения «влажного» хода компрессора, при компрессор отключается, загорается сигнальная лампа и включается сирена);
2.4. Защита от чрезмерного снижения давления хладоагента и превышения уровня конденсата в испарителе путем отключения электродвигателя компрессора;
2.5. Дистанционное управление электродвигателем насоса
.1.2 Технические требования к проектируемой системе автоматизации
Требования к CА представлены в таблицах 1.1–1.4.
Таблица 1.1 - Требования к САР
| Наименование регулируемой переменной | Yздн | Допустимые значения показателей качества регулирования | Примечание | |||
 |  | tр |  | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1. Температура охлажденного продукта | 12°С | 0,9°С | 3,15°С | 100с | 30% | - |
- заданное значение (уставка) регулируемой величины; - допустимое значение статистической ошибки регулирования; - допустимое значение динамической ошибки регулирования;tp - допустимое время регулирования;
- перерегулирование.Таблица 1.2 - Требования к САК
| Наименование контролируемой величины | Диапазон изменения, абс. ед. | Точность контроля, абс. ед. | Форма и способ отображения информации | Примечания |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1. Температура охлажденного продукта | 7,2-16,8°С | 0,24°С | Цифровая индикация и график t°С на дисплее | Среда функционирования нормальная: tср=10-40ºС, влажность до 85% |
| 2. Расход продукта | 0,3-0,7м3/ч | 0,01 м3/ч | Цифровая индикация, регистрация и график на дисплее | |
| 3. Уровень конденсата в испарителе | 0,15-0,35 м | 0,05 м | Цифровая индикация, регистрация и график на дисплее |
Таблица 1.3 - Требования к САС
| Наименование сигнализации | Значение Перемен-ной, при которой появляется сигнал | Оперативная сигнализация о состоянии оборудования, при котором появляется сигнал | Вид сигнала | Примечание | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1. Уровень заполнения конденсатом испарителя | 0,275 м | - | Синий световой сигнал | Предупредительная | |
| 0,3 м | при L> компрессор отключен | Красный световой и звуковой сигналы | Аварийная | ||
| 3. Состояние электродвигателя циркуляционного насоса | - | - | Насос включен | Зеленый световой | Оперативная |
| 4. Чрезмерное снижение давления хладоагента | 0,09 мПа | - | Желтый световой | Предупредительная | |
| 0,08мПа | при P< компрессор отключен | Красный световой и звуковой сигналы | Аварийная | ||
Таблица 1.4 - Требования к САЗ
| Наименование защиты | Перечень возможных состояний оборудования | Условия перехода оборудования из одного состояния в другое | Примечание |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1. Защита от: - чрезмерного снижения давления хладоагента; - превышения уровня конденсата в испарителе | S1 – пуск S2 – работа S3 – останов | Переход электродвигателя компрессора из состояния S1, S2 в S3 при:   | Наличие аварийной сигнализации |
2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
2.1 Функциональная схема автоматизации объекта
Обеспечить для схемы автоматизации процесса стабилизации температуры охлажденного продукта, приведенной на рис. 1.1, решение следующих задач автоматизации:
1. Индикация и регистрация расхода продукта.
2. Автоматическое регулирование температуры охлажденного продукта.
3. Автоматическая защита оборудования от чрезмерного снижения давление хладоагента и превышения уровня конденсата в испарителе, путем отключения электродвигателя компрессора.
4. Предупредительная и аварийная сигнализация по уровню заполнения конденсатом испарителя, соответственно, L=Lпр и L=Lав.
5. Сигнализация состояния электродвигателя циркуляционного насоса «Включен», «Выключен».
6. Дистанционное управление электродвигателем насоса М2, с пульта управления оператора.
ФСА объекта показана на рис.2.1.
На схеме (см. рис.2.1) вертикальными непрерывными линиями показаны связи между элементами системы, а пунктирными горизонтальными линиями – обработка сигналов в соответствии с алгоритмами контроля, регулирования и управления, реализуемыми программным обеспечением системы автоматизации (программами работы ПЛК и компьютера).
ПЛК выполняет функции локального управляющего устройства. Основное назначение компьютера создание с помощью SCADA системы интерфейса «человек – машина», обеспечивающего:
а) отображение на экране монитора (на мнемосхеме технологического процесса) значений параметров цифровыми и световыми сигналами;
б) задания уставок регулирования, защиты и сигнализации;
в) подачу команд дистанционного управления (“Включить”/“Выключить”) и сигнализация состояния электродвигателя;
г) регистрация (архивирование) расхода и температуры маточного раствора и суспензии.
На рис. 2.2 представлена мнемосхема автоматизации процесса поддержания температуры охлаждаемого продукта.
Рис. 2.1
Рис. 2.2 - Мнемосхема технологического участка на экране монитора
2.2 Выбор технических средств автоматизации (ТСА)
Выбор ТСА проводиться на основании анализа:
- технических требований к системе автоматизации;
- разработанной ФСА;
- характеристик технологической среды, где будут находиться первичные преобразователи (датчики) и исполнительные устройства (механизмы), и помещений, где будут расположены остальные средства автоматизации (регуляторы, контролеры, компьютеры и др.);
- планируемого уровня капитальных затрат на создание системы автоматизации
- требования к метрологическим характеристикам системы (точность измерения контролируемых величин, надежность СА);
- результатов анализа технических и стоимостных характеристик отечественных и зарубежных ТСА и других показателей.
Исходные данные для выбора ТСА, представлены в табл. 2.1.
Таблица 2.1 - Исходные данные для выбора ТСА
| Наименования исходных данных. | Значение данных, принимаемых для проектируемой системы автоматизации |
| 1. Структура САР | Одноконтурная САР температуры охлажденного продукта |
| 2. Условия эксплуатации СА | - взрыво- и пожароопасная среда; - вибрация: Ав≤0,1 мм, f≤20Гц; - температура среды: 15 – 30 оС; - влажность: 70 – 90 %; |
| 3. Точность измерения контролируемых параметров | (1 ÷ 3 %) |
| 4. Надежность – среднее время безотказной работы системы | (5000 часов) |
| 5. Планируемая стоимость затрат на создание системы | (200 ÷ 300 тыс.руб.) |
Перечень ТСА с краткими техническими характеристиками представлен в табл. 2.2.