Слід зазначити, що для того, щоб використання печі було економічно вигідним треба забезпечити повне згорання палива, яке витрачається для проведення процесу нагрівання. Повне спалення палива забезпечується підтримкою на заданому значенні співвідношення витрат природний газ-повітря шляхом зміни витрати повітря, що надходить у піч. Таким чином, можна досягнути заданої мети керування, а саме забезпечити підтримку максимальної температури у печі при мінімальній витраті палива.
Для забезпечення безперебійної роботи печі необхідно забезпечити автоматичне управління швидкістю руху конвеєру.
Треба також слідкувати за тиском у магістралях повітря та газу для того, щоб знати чи проходять ці речовини по трубопроводах, чи ні, як відбувається переміщення - швидко або мляво та інше.
Обов'язково треба передбачити можливість автоматичного та ручного дистанційного керування витратами матеріальних потоків шляхом відкриття або закриття певних клапанів, встановлених на відповідних магістралях.
4.1.3 Задачі контролю та керування технологічним процесом
Система керування процесом випалу керамограниту у печі повинна забезпечувати досягнення поставленої мети керування за рахунок заданої точності підтримки значень технологічних параметрів у будь-яких умовах виробництва при надійній безаварійній роботі об'єкта автоматизації, а також задовольняти вимогам вибухо- і пожежобезпеки. При цьому важливо, щоб АСКТП була якомога простішою та легкою у експлуатації.
Головною задачею при розробці системи керування є вибір параметрів, що беруть участь у керуванні - параметрів, які необхідно контролювати, регулювати, реєструвати, а також параметрів, які визначають аварійний стан об'єкта.
На етапі вибору параметрів, що характеризують процес, необхідно вибрати ті, які підлягають регулюванню й зміною яких доцільно вносити регулюючий вплив. До параметрів, які необхідно регулювати відносять наступні:
- співвідношення витрат палива та повітря (керуючий вплив наноситься шляхом зміни витрати повітря);
- температура у печі (регулювання відбувається шляхом зміни витрати палива);
- розрідження у печі (регулюючий вплив вноситься шляхом зміни витрати димових газів);
- тиску на нагнітанні насосів.
Контролю підлягають ті параметри, за значеннями яких здійснюється оперативне керування технологічним процесом. До параметрів контролю відносяться наступні параметри:
- швидкість руху конвеєру;
- температура палива на вході;
- температура димових газів на виході з печі;
- концентрація кисню у димових газах;
- витрати палива та повітря;
- розрідження в печі;
- тиск палива та повітря.
Сигналізації підлягають ті параметри, відхилення яких від номінальних значень може привести до аварійної ситуації, вибуху, пожежі та ін. До таких параметрів відноситься:
- тиск повітря та палива;
- розрідження в печі;
- концентрація кисню у димових газах.
Інформаційні функції повинні виконуватись у автоматичному режимі, а функції керування - в двох режимах: автоматичному та ручному дистанційному.Комплекс задач, які повинна вирішувати система, представлено у таблиці 4.2.
Таблиця 4.2 - Комплекс задач контролю та керування
| Найменуванняоб'єкту | Найменуванняпараметрів | Одиницівимірування | Номінальнезначення | Інформаційніфункції | Керуючіфункції | |||||||
| контроль | реєстрація | сигналізація | регулюван-ня | логічне ерування | ||||||||
| Конвеєрнароликовагазова піч | Швидкістьруху конвеєру | м/хв | 1,2 | + | + | - | - | + | ||||
| Робота приводу | + | - | - | - | + | |||||||
| Температура впершій зоніпідігріву | ºC | 575 | + | + | + | + | - | |||||
| Температура вдругій зоніпідігріву | ºC | 910 | + | + | + | + | - | |||||
| Температура взоні випалу | ºC | 1070 | + | + | + | + | - | |||||
| Температура впершій зоні охолодження | ºC | 885 | + | + | + | + | - | |||||
| Температура вдругій зоні охолодження | ºC | 450 | + | + | + | + | - | |||||
| Розрідження | кПа | 20 | + | + | + | - | - | |||||
| Температурадимових газівна виході | ºC | 300 | + | + | - | - | - | |||||
| Концентраціякисню у димових газах | % | 13,0 | + | + | + | - | - | |||||
| Трубопровідподачі палива | Витрата | м³/год | 75,6 | + | + | - | + | - | ||||
| Тиск | МПа | 0,5 | + | + | + | - | + | |||||
| Трубопровідподачі повітря | Витрата | м³/год | 1249,2 | + | + | - | + | - | ||||
| Тиск | МПа | 1,0 | + | + | + | - | + | |||||
4.2 Розробка систем керування технологічним процесом
4.2.1 Призначення, цілі та функції системи керування
Призначення розроблюваної системи керування газовою конвеєрною піччю полягає у виконанні наступних задач:
- ведення технологічного процесу у відповідності до заданого технологічного режиму;
- підвищення оперативності керування;
- забезпечення енергетичних витрат на виробництво;
- забезпечення надійності роботи технологічного обладнання;
- поліпшення умов праці виробничого персоналу;
- підтримка високопродуктивної роботи обладнання.
Цілі, які повинна вирішувати АСКТП, досягаються при виконанні обчислювальною технікою низки функцій, які за змістом дій об'єднані в інформаційну та керуючу підсистеми.
Інформаційна підсистема призначена для представлення оперативному персоналу достовірної інформації про стан об'єкту керування та хід технологічного процесу в цілому.
Керуюча підсистема призначена для визначення та реалізації керуючих дій на технологічний об'єкт (регулювання технологічних параметрів, керування роботою електроприводів та ін.).
4.2.2 Вибір датчиків інформації
Об'єкт, що підлягає автоматизації, за вибухопожежною небезпекою відноситься до категорії "В". Для таких виробництв прилади та засоби автоматизації повинні бути або пневматичними або електричними у вибухонебезпечному виконанні.
Прилади та засоби автоматизації пневматичної гілки ДСП характеризуються безпекою застосування у вибухонебезпечних середовищах, високою надійністю у важких умовах праці, однак пневматичні прилади поступаються електронним у тих випадках, коли технологічний процес потребує високої швидкості або передачі сигналів на великі відстані.
Перевага при виборі датчиків надається тим первинним вимірювальним перетворювачам, що мають стандартний вихідний уніфікований струмів сигнал 0-5 мА.
Для контролю температурного режиму у печі та температури димових газів на виході печі вибираємо термоелектричний перетворювач типу ТПР-0679. Сигнал термоЕРС будемо перетворювати до стандартної струмової форми за допомогою нормуючого перетворювача типу Ш 703, технічні характеристики якого дозволяють використовувати його в комплекті з термоперетворювачем вказаної градуюальної характеристики.
Витрату палива та повітря вимірюємо методом змінного перепаду тисків. Для цього використовуємо комплект приладів, до складу якого входить діафрагма камерна типу ДК 6 та вимірювальний перетворювач різниці тисків типу "Сапфір-22-ДД-Ех" у вибухозахищеному виконанні.
Тиск повітря та палива вімірюємо перетворювачем надлишкового тиску типу "Сапфір-22-ДІ-Ех".
Для вимірювання розрідження у печі використовуємо вимірювальний перетворювач типу "Сапфір-22-ДІВ-Ех".
Швидкість пересування конвеєру контролюється електричним тахометром типу ТЕ-1, який має вихідний уніфікований сигнал 0-5 мА.
Вимірювання концентрації кисню у димових газах будемо виконувати за допомогою термомагнітного газоаналізатора типу ГТМК-18-02. Цей прилад відповідає вимогам вимірювального середовища у необхідному діапазоні. Також для побудови автоматичної системи керування важлива наявність струмового виходу 0-5 мА.
Обрані прилади та засоби автоматизації занесені до замовної специфікації.
З аналізу технологічних параметрів витікає, що керування процесом потребує не тільки регулювання окремих технологічних параметрів, але й вирішення окремих задач керуючої логіки. Враховуючи вищесказане, система керування повинна бути побудована на базі керуючої обчислювальної машини (КОМ), наприклад, мікропроцесорного контролеру.
В якості такого пристрою обрана одна з моделей мікропроцесорного контролера Ломіконт Л-112. Цей вибір обумовлено тим, що Ломіконт є багатоцільовим контролером загально промислового призначення, архітектура контролера оптимізована для вирішення задач оптимального керування технологічним процесами та для виконання операцій керуючої логіки. Контролер має в своєму складі таймери та лічильники, що дозволяє виводити технологічні повідомлення та поточні значення параметрів на монітор для спостереження за ходом технологічного процесу і на друкуючий пристрій з метою документування процесу керування.