Вдосконалення системи автоматизації жомосушильного відділення на ООО «Эртильский сахар»

Вступ

автоматизація сушіння жом контролер Автоматизація технологічних процесів є одним з вирішальних факторів підвищення продуктивності та поліпшення умов праці. Всі існуючі та ті що будуються промислові об'єкти в тій чи іншій мірі оснащуються засобами автоматизації.

Проектами найбільш складних виробництв, особливо металургії, нафтопереробці, хімії і нафтохімії, на об'єктах виробництва мінеральних добрив, енергетики та в інших галузях промисловості, передбачається комплексна автоматизація ряду технологічних процесів.

Основи підвищення продуктивності праці.

Під продуктивністю праці розуміється кількість продукції, що виготовляється за певний період часу, який визначається витратами робочого часу на одиницю продукції. Витрати праці вимірюються робочим часом.

Зростання продуктивності праці означає збільшення продукції, що виробляється за одиницю робочого часу, за рахунок економії праці, що витрачається на одиницю продукції. Практично жодна галузь промисловості, жодне підприємство не могли б розвинути необхідних темпів, якби не спиралися на систематичне підвищення продуктивності праці. Продуктивність праці визначається в першу чергу його технічним озброєнням, технічним прогресом.

При організації нового виробництва закладається більш висока продуктивність, так як при проектуванні його враховуються всі сучасні досягнення. На діючих підприємствах зростання продуктивності праці забезпечується шляхом реконструкції і модернізації технологічних процесів та обладнання, впровадження комплексної механізації і автоматизації.

Автоматизація процесів суттєво змінюють зміст виробничого процесу у відношенні як режимів виконання, так і впливу на виріб. Фізична суть технологічного процесу або операції, принципи управління ними та оптимальні режими досліджуються в основному в лабораторних умовах. У цех переносять тільки відпрацьовані процеси.

Встановлення найвигіднішого рівня автоматизації визначається техніко-економічним розрахунком за відомим показниками.

Автоматизація виробничого та технологічного процесів повинні розглядаються як з точки зору вдосконалення устаткування, технологічного оснащення і якості процесу, так і з точки зору забезпечення техніко-економічної ефективності.

Завданням даного курсового проекту є вдосконалення існуючої системи автоматизованого регулювання.

Створювана автоматизована система управління технологічним процесом сушіння та гранулювання жому призначена для:

— автоматичного регулювання роботи жомосушильної установки;

— безперервного контролю роботи жомосушильної установки;

— технологічної сигналізації при відхиленні параметрів роботи жомосушильної установки від заданих меж;

— технологічного захисту жомосушильної установки та аварійної сигналізації при порушенні параметрів вище заданих аварійних кордонів або при аварійній зупинці обладнання;

— дистанційного управління регулюючою арматурою, електродвигунами живильного шнека, дуттєвого вентилятора, сушильного барабана і димососа за допомогою частотних перетворювачів, транспортного устаткування та контролю стану обладнання;

— поліпшення якості регулювання основних технологічних параметрів;

— зменшення відхилень від норм технологічного режиму;

— реалізації сучасних принципів управління;

— поліпшення технологічної дисципліни за рахунок постійного контролю щодо дотримання норм технологічного режиму і можливості аналізу історії параметрів за будь-який період часу;

— полегшення праці технологічного персоналу;

— аналізу виникаючих ситуацій та своєчасного прийняття рішень за рахунок виділення і надання інформації на мнемосхемах ПЕОМ, графіках і тренди параметрів;

— аналізу аварійних і спірних ситуацій за допомогою роздруківки графіків взаємопов'язаних параметрів;

— підвищення професійної підготовки технологічного персоналу та персоналу служби КВП та А.

Метою створення системи автоматизації є забезпечення ритмічності роботи відділення сушіння та гранулювання жому при змінних навантаженнях з забезпеченням якості жому.

1. Техніко-економічне обґрунтування

Кінцевим результатом впровадження систем автоматизації повинна бути економія, що виявляється у виді збільшення випуску продукції і поліпшення її якості, у виді зменшення витрат праці, матеріалів і енергії. Тому здійснення будь-якого заходу, зв’язаного з упровадженням систем автоматизації, із самого початку повинне орієнтуватися на прибуток підприємства як результат позитивних наслідків автоматизації. При об'єктивній оцінці будь-якого заходу, пов’язаного з упровадженням нової системи автоматизації, повинні оцінюватися не тільки економія, але і додаткові витрати на його здійснення. Крім капітальних витрат на автоматизацію виробництва істотно зростають і поточні витрати, тому що складні сучасні системи автоматизації для нормального функціонування вимагають наявності висококваліфікованого обслуговуючого персоналу, проведення профілактичних заходів тощо.

Для одержання найбільшого економічного ефекту істотне значення мають не тільки характер здійснюваного заходу, але і порядок упровадження системи автоматизації. При наявності в сучасних системах автоматизації не тільки локальних систем, що впливають на окремі технологічні агрегати, але і систем, що узгоджують роботу різних агрегатів і підрозділів підприємства, економічна ефективність визначається повнотою їхнього впровадження. Місцеві системи збільшують продуктивність устаткування на 2−5% (в окремих випадках до 20%). Як правило, економічний ефект від упровадження таких систем відчувається порівняно швидко.

У ході проектування і впровадження систем автоматизації звичайно розглядають ряд варіантів, що відрізняються обсягом і рівнем автоматизації, структурою систем, ступенем складності алгоритмів керування і використовуваних технічних засобів. Вибір найкращого варіанта з розрахунком вартості його реалізації є складною і відповідальною задачею і відноситься до області оптимального проектування систем. При цьому необхідно враховувати, що складність системи, збільшення обсягу керуючої інформації, її деталізація не повинні перевершувати відомого, економічно обґрунтованого рівня. Не варто також надмірно ускладнювати алгоритми керування, тому що наближені, а значить і більш прості алгоритми, забезпечують більш надійну роботу системи і дають більший економічний ефект.

При оцінці впроваджуваних систем використовується такий важливий показник, як рівень механізації й автоматизації. Зокрема, рівень автоматизації виробничих процесів може оцінюватися як рівень охоплення робітників автоматизованою працею, що чисельно виражається у виді відношення числа робітників, що працюють з автоматичним устаткуванням, до загального числа робітників. Використовуються й інші показники, що визначаються як відношення:

— кількості автоматичного обладнання до загальної кількості технологічного устаткування на даному виробництві;

— вартості автоматичного обладнання до загальної вартості технологічного устаткування;

— вартості автоматичного обладнання до вартості основних виробничих фондів.

Однак при використанні цих показників практично не встановлюється ступінь оптимальності впроваджених систем. З поля зору випадають праця людей і разом з нею усі механізовані виробничі операції, виконувані вручну.

Обсяг автоматизації враховує технічний рівень засобів автоматизації і повноту охоплення ними (для контролю чи керування) основних технологічних параметрів технологічного устаткування.

Свіжий жом, що виходить із дифузійного апарату, пресують до вмісту сухих речовин 12−25%, що дає можливість повертати жомопресову воду на дифузію, знизити транспортні витрати на перевезення свіжого жому і менше витрачати палива на його сушіння. Жом, призначений для згодовування худобі в сирому вигляді, пресують до 12−14% сухих речовин; жом, призначений для висушування — до 22−28% сухих речовин.

В умовах цукрового заводу вартість теплової енергії значно перевищує вартість механічної енергії, тому зазвичай проводять найбільш повне механічне зневоднення жому і таким чином скорочують витрати палива на сушіння жому.

Впровадження автоматизації дозволяє виконати наступні функції:

а) автоматичний сбір необхідної та достовірної інформації про стан роботи сушильної станції: на виносній мнемосхемі - відображення загальної інформації про стан обладнання та відхилення важливих технологічних параметрів від норм технологічного режиму; деталізоване представлення — на динамічних мнемосхемах кольорового дисплея.

б) формування історії зміни технологічних параметрів різноманітного часу з представленням на кольорових дисплеях та друку в зручному для користувача вигляді.

в) вивід основної інформації для майстра зміни, начальника цеха, головного технолога, диспетчера об'єднання та керівного складу по корпоративній мережі підприємства.

Впровадження автоматизації дає можливість вирішити наступні функціональні задачі: покращення якості підтримки основних технологічних параметрів, заміна морально та фізично застарілих засобів автоматизації, реалізація сучасних алгоритмів управління, полегшення праці апаратників та обслуговуючого персоналу.

Загальні відомості про рівень автоматизації Ертильського цукрового заводу відображені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 — Відомості про рівень автоматизації сушильного відділення

На основі аналізу таблиці 2.1 можна зробити висновок, що рівень системи автоматизації становить 74%. Механічне оснащення та оснащення системи автоматизації застаріле, отже судити систему по рівню автоматизації є недоцільним. Для нормальної роботи об'єкта оснащення повинне відповідати розробленій системі автоматизації.

2. Характеристика об'єкта автоматизації

Опис технологічного процесу Установка призначена для сушіння вологого матеріалу сільськогосподарського призначення — бурячного жому, що є побічним продуктом цукрового виробництва і складає до 85% від загального обсягу переробленого буряку. Зміст сухих речовин на виході жома з установки становить до 90%. Сухий матеріал зручний у зберіганні, транспортуванні, екологічно чистий і придатний для подальшого застосування.

На сьогоднішній день найпоширенішим типом жомосушильної установки є установка барабанного типу. Жомосушильна установка барабанного типу складається з: топкової камери, в якій знаходится газо-мазутний пальник з регулятором тиску, камери змішування меласи та вологого жома, витяжної труби топкових газів, завантажувальної камери із системою завантаження матеріалу, барабана, сушильного приводу, вивантажувальної камери (системи вивантаження матеріалу), циклона (відводу пилу з камери), вентиляторів подачі та віддачі повітря, ємностей пожежогасіння, системи керування.

Бурячний жом подається в середину барабана за допомогою закріпленого в кінцевій частині топки завантажувального жолоба. Із завантажувального жолоба жом надходить на спіральні лопатки, розташовані в початковій частині барабана та за допомогою обертання передається в барабан, поки він не потрапить на хрестоподібні полки. В області хрестоподібних полиць, які є основним елементом розвантаження барабана, жом пересипається з полки на полицю, у той час як полки обертаються разом з усім барабаном. Рух жому у середині барабана забезпечується як його обертанням, так і тиском потоку газів, що виходять із топки.

При зіткненні жома з топковими газами, з вологого жома випаровується вода, що разом з газами та жомовим пилом видувається назовні за допомогою витяжного вентилятора, що перебуває на корпусі камери вивантаження (димососа), циклонів і димаря.

Тривалість знаходження жома в барабані може регулюватися за допомогою плоского шлюзового затвора барабана, що перебуває на зовнішній передній стінці.

Залежно від положення затвора міняється розміщення жома в середній частині барабана, а і отже тривалість знаходження жома в області гарячих топочних газів.

Із середньої частини барабана гази й водяна пара виводяться за допомогою спіралеподібних каналів, які проходять по всьому перерізу барабана. По периметру барабана знаходяться розвантажувальні лопатки, які направляють жом до камери вивантаження. Жом переходить із середньої частини барабана в камеру вивантаження, звідки він попадає через патрубок на шнековий конвеєр розвантаження.

Сушарка Бютнера представляє собою барабан з внутрішньою хрестоподібною насадкою, яка при обертанні робить від 0,4 до 2 об / хв. Віджатий жом надходить з одного кінця барабана і поступово рухається до іншого, пересипаючись при обертанні барабана з полички на поличку.

Для висушування жому використовується тепло димових газів від спалювання палива в спеціальних топках або газів, що відходять з котельні заводу (у першому випадку температура газів 800 — 900° С, у другому 250 — 350° С).

Витрата умовного палива для сушарок системи Бютнер залежить від ступеня віджимання вологи перед сушінням і коливається від 45 до 75 кг на 100 кг сухого жому.

При роботі на відхідних газах заводських котелень з температурою близько 300° С на сушарках системи Бютнер можна висушити до 35% всього жому, одержуваного заводом, а на сушарках баштових типу Гюярда — до 50%.

Якщо врахувати вартість сирого бурякового жому, який втрачається щорічно, то витрати на установку сушильних агрегатів і будівництво жомосушильного цехів окупляться приблизно за два-три роки.

Для зменшення обсягу сушеного жому застосовується його брикетування, іноді з додаванням від 2 до 20% меласи, що значно підвищує його поживну цінність.

Сушений жом (не брикетований) зберігається насипом (1 м³ важить ~220 кг). При пресуванні жому у брикети насипна вага 1 м³ брикетів становить близько 500 кг.

З 100 кг сирого жому виходить приблизно 7 кг сухого.

На рисунку 3.1.1 представлена технологічна схема сушки жому.

Рисунок 3.1 — Технологічна схема сушки жому

1 — шнек для сухого жому; 2 — шнек для повернення недосушеного жому; 3 — витяжний димосос; 4 — циклон, 5 — пульполовушка для жомопресової води; 6 — грабельний транспортер для подачі жому до пресів; 7 — горизонтальний прес; 8 — грабельних транспортер для жому після дифузії; 9 — вертикальний прес для сирого жому; 10 — грабельних транспортер для віджатого жому; 11 — шнек-живильник; 12 — транспортер для віджатого жому, що направляється в жомову яму або в з-д вагони; 13 — елеватор для повернення недосушеного жому; 14 — жомосушильний барабан; 15 — топка; 16 — шнек для повернення недосушені жому, 17 — вентилятор для пневмоподачі сухого жому на брикетне відділення; 18 — конфузорно-диффузорний пристрій.

Сухий жом після жомосушильного барабана подається у відділення для гранулювання або брикетування, і готові брикети потім направляються в склад на зберігання або безпосередньо на відвантаження. Жомопресова вода (45% за вагою буряків) підігрівається і повертається на дифузійну установку.

Основні вимоги до автоматизації технологічного об`єкту Процес сушіння жому складається з багатьох етапів та операцій, до яких відносяться певні необхідних вимоги технологічного процесу. До готового продукту — гранульованого або брикетного сухого жому — жом проходить невелику кількість стадій обробки. Кожна стадія відповідає за якість кінцевого продукту.

Продуктивність сушильної установки складає ~ 180 т/добу при дотриманні наступного технологічного режиму:

Тиск повітря перед пальником ~ 90… 100 мм вод. ст.

Використовуваний вид палива — природний газ.

1. Пресований жом:

— витрата ~ 60 000 кг/год.;

— вміст сухих речовин ~ 24%;

— температура ~ 40 °C.

2. Природний газ:

— витрата ~ 2 000 м³/год.;

— теплотворна здатність ~ 35,03 МДж/м³;

— температура ~ 20 °C.

3. Первинне повітря:

— витрата ~ 33 191 м³/год.;

— температура ~ 20 °C.

4. Температура в зоні згорання ~ 1709° С;

5. Повітряний вторинний:

— витрата ~ 33 453 м³/год.;

— температура ~ 20 °C.

6. Температура в зоні змішання ~ 950 °C.

7. Випаровування в барабані - волога ~ 28 668 кг/год.

8. Надходження повітря через ущільнення:

— витрата ~ 19 298 нм³/год.;

— температура ~ 20 °C.

9. Відпрацьований сушильний агент:

— витрата ~ 173 219 м³/год.;

— температура ~ 125 °C.

10. Сухий жом:

— витрата ~ 8000 кг/год.;

— вміст сухих речовин ~ 90%;

— температура ~ 70 °C.

При зниженні ступеня пресування жому, що надходить на сушіння, продуктивність установки по сушеному жому знижується.

Параметрична схема об`єкту регулювання зображена на рисунку 3.2.1.

Рисунок 3.2 — Параметрична схема жомосушильного відділення

На схемі (рисунок 3.2.1): F1 — витрата сирого жому; T1 — температура на початку барабану; Т2 — температура на виході з барабану; F2 — витрата повітря; G1 — наявність полум’я; Р1 — тиск в топці барабану; Р2 — тиск на виході з барабану; Т3 — температура газу; Т4 — температура стружки; Т5 — температура повітря; F3 — витрата сухого жому; S1 — подача сирого жому; Н1 — рівень сухого жому на грануляторах; G2 — подача газу; G3 — подача повітря; G4 — припинення подачі газу; G5 — відбір топочних газів.

3. Основні рішення по автоматизації технологічних процесів

Система автоматичного управління, як правило, складається з двох основних елементів — об'єкта управління і керуючого пристрою.

За метою управління діляться:

Об'єкт управління — зміна стану об'єкта відповідно до заданим законам управління. Така зміна відбувається в результаті зовнішніх факторів, наприклад внаслідок керуючих або збурюючих впливів.

1. Системи автоматичного регулювання.

— Системи автоматичної стабілізації. Вихідне значення підтримується на постійному рівні (задане значення — константа). Відхилення виникають за рахунок збурень і при включенні.

— Системи програмного регулювання. Задане значення змінюється по заздалегідь заданому програмному законом f. Поряд з помилками, що зустрічаються в системах автоматичного регулювання, тут також мають місце помилки від інерційності регулятора.

— Слідкуючі системи. Вхідний вплив невідомо. Він визначається тільки в процесі функціонування системи. Помилки дуже сильно залежать від виду функції f (t).

2. Системи екстремального регулювання.

Здатні підтримувати екстремальне значення деякого критерію (наприклад мінімальне або максимальне), який характеризує якість функціонування об'єкта. Критерієм якості, який зазвичай називають цільовою функцією, показником екстремуму або екстремальною характеристикою, може бути або безпосередньо вимірювана фізична величина (наприклад, температура, струм, напруга, вологість, тиск), або ККД, продуктивність тощо.

Виділяють:

— Системи з екстремальним регулятором релейної дії. Універсальний екстремальний регулятор повинен бути добре масштабованим пристроєм, здатним виконувати велику кількість обчислень у відповідності з різними методами.

— Сігнум-регулятор використовується як аналоговий аналізатор якості, однозначно характеризує лише один підбудовується параметр систем. Він складається з двох послідовно включених пристроїв: Сігнум-реле (D-тригер) та виконавчий двигун (інтегратор).

— Екстремальні системи з безінерційним об'єктом.

— Екстремальні системи з інерційним об'єктом.

— Екстремальні системи з плаваючою характеристикою. Використовується у випадку, коли екстремум змінюється непередбачуваним або складно ідентифікувати.

— Системи з синхронним детектором (екстремальні системи безперервної дії). У прямому каналі є диференціююча ланка, що не пропускає постійну складову. Видалити або зашунтувати з яких-небудь причин ця ланка неможливо або не застосовується. Для забезпечення працездатності системи використовується модуляція задає впливу та кодування сигналу в прямому каналі, а після диференціюючої ланки встановлюють синхронний детектор фази.

3. Адаптивні системи автоматичного управління Служать для забезпечення бажаної якості процесу при широкому діапазоні характеристик зміни об'єктів управління і збурень.

По виду інформації в керуючому пристрої діляться на:

1. Замкнуті САУ У замкнутих системах автоматичного регулювання керуючий вплив формується в безпосередній залежності від керованої величини. Зв’язок входу системи з його виходом називається зворотним зв’язком. Сигнал зворотного зв’язку віднімається від задає впливу. Такий зворотній зв’язок називається негативною.

2. Розімкнені САУ Сутність принципу розімкнутого управління полягає в жорстко заданою програмою управління. Тобто управління здійснюється «наосліп», без контролю результату, грунтуючись лише на закладеній в САУ моделі керованого об'єкта. Приклади таких систем: таймер, блок управління світлофора, автоматична система поливу газону, автоматична пральна машина і т. п.

У свою чергу розрізняють:

— Розімкнені по задаючому впливу.

— Розімкнені по збурюючому впливу.

Створювана автоматизована система управління технологічним процесом сушіння та гранулювання жому призначена для:

— автоматичного регулювання роботи жомосушильної установки;

— безперервного контролю роботи жомосушильної установки;

— технологічної сигналізації при відхиленні параметрів роботи жомосушильної установки від заданих меж;

— технологічного захисту жомосушильної установки та аварійної сигналізації при порушенні параметрів вище заданих аварійних кордонів або при аварійній зупинці обладнання;

— дистанційного управління регулюючою арматурою, електродвигунами живильного шнека, дуттєвого вентилятора, сушильного барабана і димососа за допомогою частотних перетворювачів, транспортного устаткування та контролю стану обладнання;

— поліпшення якості регулювання основних технологічних параметрів;

— зменшення відхилень від норм технологічного режиму;

— реалізації сучасних принципів управління;

— поліпшення технологічної дисципліни за рахунок постійного контролю щодо дотримання норм технологічного режиму і можливості аналізу історії параметрів за будь-який період часу;

— полегшення праці технологічного персоналу;

— аналізу виникаючих ситуацій та своєчасного прийняття рішень за рахунок виділення і надання інформації на мнемосхемах ПЕОМ, графіках і тренди параметрів;

— аналізу аварійних і спірних ситуацій за допомогою роздруківки графіків взаємопов'язаних параметрів;

— підвищення професійної підготовки технологічного персоналу та персоналу служби КВП та А.

Метою створення системи автоматизації є забезпечення ритмічності роботи відділення сушіння та гранулювання жому при змінних навантаженнях з забезпеченням якості жому.

4. Матеріально-технічні засоби автоматизації

Обґрунтування вибраних засобів автоматизації

У сучасній автоматизації для надання системі управління стабільності та ряду певних переваг перед локальними регуляторами, використовують мікропроцесорні контролери.

Промислові мікропроцесорні контролери надають змогу розширити систему управління, змінювати алгоритми керування, мають можливість багаторазово змінювати та записувати програму користувача.

Основні функції промислового контролера:

— Сприйняття сигналів від первинних перетворювачів, перетворення їх у цифрову форму для подальшої обробки, відображення та реєстрації інформації про стан контролюємого технологічного параметру на моніторі ЕОМ;

— Формування керуючих впливів всіх відомих законів регулювання на технологічний процес, відповідно до завдання та інформації про параметри, отриманих від датчиків;

— Можливість дистанційного управління технологічним процесом, надійність системи регулювання.

Застосування мікропроцесорних контролерів дозволяє створювати різні системи управління виробництвом, що є значною перевагою перед системами з локальних регуляторів, так як забезпечують вищу надійність, стабільність та чутливість системи; мають широкі функціональні можливості;

Розроблена схема вдосконалення системи автоматизації жомосушильного відділення має 29 точок вводу-виводу. Для оптимальної роботи системи, та подальшого її розширення, було обрано промисловий програмований логічний мікропроцесорний контролер VIPA SYSTEM 200V (рисунок 5.1).

Однією з головних особливостей контролерів цієї серії є універсальність.

Добре відомо, що використання розподіленої архітектури АСУ ТП на базі цифрових інтерфейсів передачі даних має цілий ряд переваг перед рішеннями на основі класичної централізованої архітектури. Серед них можна згадати зниження витрат на розгортання та обслуговування кабельної мережі, підвищення надійності за рахунок зменшення кількості з'єднань, поліпшення завадостійкості, переваги при розширенні системи тощо. Однак централізована архітектура і зараз знаходить своє застосування там, де кількість каналів не дуже велика і всю систему управління можна зосередити на невеликій площі. За допомогою модулів System 200V можна створювати системи збору даних і управління як з централізованої, так і з розподіленою архітектурою.

Рисунок 5.1 — Промисловий мікропроцесорний контролер VIPA SYSTEM 200V

Іншою важливою особливістю є підтримка відкритих інтерфейсів, широко використовуються в промисловості. Наявність комунікаційних модулів для Ethernet створює можливість для підключення додаткових апаратних засобів, наприклад панельних комп’ютерів для побудови людино-машинного інтерфейсу, і полегшує інтеграцію окремих виробничих ділянок в інформаційну мережу підприємства. За допомогою стандартних промислових інтерфейсів, таких як PROFI BUS, DeviceNet і CANOpen, стає можливим використовувати пристрої цієї серії спільно з устаткуванням інших виробників.

За допомогою System 200V можна також створювати нові високопродуктивні системи управління, що відповідають самим суворим вимогам. При цьому функціональні можливості модулів VIPA не поступаються «оригіналу», а конструктивно вони набагато компактніше. Програмне забезпечення для контролерів серії System 200V може створюватися як за допомогою стандартного середовища розробки STEP 7, так і за допомогою застосування недорогих пакетів з обмеженою функціональністю WinPLC7 і WinNCS.

Серія System 200V побудована за модульним принципом. Це означає, що користувач має можливість оптимально підбирати склад модулів для вирішення свого завдання і гнучко модифікувати його за розширення або при зміні вимог до системи.

Всі модулі введення-виведення та інтерфейсні модулі мають властивість універсальності, тобто їх можна застосовувати разом з будь-яким CPU даної серії. При цьому є можливість вибору процесорного модуля з оптимальною продуктивністю для вирішення конкретного завдання.

Таким чином, контролери VIPA серії System 200V можуть бути використані скрізь, де застосовуються класичні ПЛК і підсистеми розподілення вводу-виводу. Вони володіють хорошим часом реакції і підходять для управління виробництвами дискретного, безперервного і дискретно-безперервного типу.

Застосування пристроїв цієї серії дозволить легко розширювати систему управління, додаючи в неї окремі модулі введення-виведення, станції розподіленої периферії і нові програмовані контролери, що володіють прекрасними можливостями масштабування.

Всі процесорні модулі сімейства System200V допускають використання одного і того ж набору модулів розширення. Відмінною особливістю лінійки System200V є відсутність крос-плати як такої.

В таблиці 5.1 приведені обрані модулі розширення вводу-виводу аналогових та дискретних сигналів, блок живлення та процесор для контролера.

Таблиці 5.1 — Комплектність контролера

Для вимірювання температури у розробленій системі автоматизації жомосушильного відділення використовуються термометри опору та термопари різних модифікацій — ТСП Метран (рисунок 5.2), ТХА Метран — 251 та ТПП Метран — 211, так як температура на відділенні є різною.

Рисунок 5.2 — Термоперетворювач опору ТСП Метран У якості перетворювачів тиску були вибрані датчики фірми BD-Sensors різних виконань — DMP — 331 (рисунок 5.3) та DMP — 343, та з різними діапазонами вимірювання, так як діапазон тиску на установці жомосушки коливається у великих межах.

Рисунок 5.3 — Загальний вигляд перетворювача тиску фірми BD-Sensors — DMP-331

Для вимірювання витрати сирого жому був використаний датчики потоку продукту та підпору самопливу радарний РДДП-01 (рисунок 5.4)

Рисунок 5.4 — Загальний вигляд датчики потоку продукту РДДП-01 та його приклад встановлення Вимірювання рівня жому на грануляторах здійснюються радарними рівнемірами типу Rosemount 5300 (рисунок 5.5)

Рисунок 5.5 — Загальний вигляд датчики рівня Rosemount 5300

Опис контурів регулювання, контролю та сигналізації основних технологічних параметрів Основними задачами вдосконалення системи автоматизації жомосушильного відділення є забезпечення підтримки температури в камері змішування у відповідності з вимогами до технологічного процесу, контроль витрати жому на жомосушильне відділення, контроль та регулювання співвідношення витрати палива та повітря, які надходять в топку, контроль температури димових газів, контроль наявності факелу в топці, контроль та регулювання розрідження в топці та контроль маси сухого жому на виході.

Жомосушильне відділення є вибухонебезпечним процесом, оскільки для забезпечення горіння в топці використовується газ, тому для покращення ведення технологічного процесу та підвищення якості та безпеки його протікання в даному курсовому проекті передбачені наступні контури контролю та регулювання:

— Контур контролю та регулювання температури в камері

замішування.

— Контур контролю та регулювання витрати сирого жому.

— Контур контролю та регулювання співвідношення паливо — повітря.

— Контур контролю наявності факелу.

— Контур контролю та регулювання розрідження в топці.

— Контур контролю маси сухого жому.

— Контур контролю рівня у грануляторах жому.

— Контур тушіння пожежі.

— Контур регулювання обертання барабану.

— Контур контролю тиску у колекторі водяної пари.

— Контур контролю тиску у газопроводі.

Схема каналу регулювання витрати сирого жому (рисунок 5.6).

Витрата сирого жому, подаваємого в сушильний барабан, після віджимання автоматично вимірюється та регулюється. Регулювання здійснюється в режимі стабілізації і забезпечуються автоматичним керуванням приводу живлячого конвеєру. Витрата вимірюється датчиком потоку продукту РДДП — 01 (поз. 1а) з вихідним сигналом по напрузі, який перетворюється на нормуючому перетворювачі ПНС — 2 (поз. 1б) та подається до ПЛК VIPA 200V, де програмно обробляється. Керуючий сигнал 4−20 мА з контролера поступає на частотний перетворювач Schneider Electric ATV11-HU29M2E (поз. 1в), з якого керуючий сигнал 220 В поступає на привід живлячого конвеєру.

Сигнал від датчиків підводиться до щита живлення та перетворювачів. Звідти вже уніфікований струмовий сигнал надходить до аналогового вхідного модуля (МАВ). Аналоговий вхідний модуль перетворює сигнал в цифрову форму (0ё10 000 одиниць МПК) і тут же відбувається відпрацювання закону регулювання. Далі сигнал по інтерфейсному каналу подається на ПЕОМ. Управляюча дія подається на аналоговий вихідний (МАВ) модуль де набуває струмової форми і далі подається пневмоелектричного перетворювача (П) і далі до пневматичного виконавчого механізму (ВМ).

Рисунок 5.6 — Схема регулювання витрати сирого жому Схема каналу регулювання температури в камері змішування (рисунок 5.7).

Температура в камері змішування, куди подається сирий жом після віджимання, автоматично вимірюється й регулюється. Регулювання здійснюється в режимі стабілізації і забезпечуються автоматичним керуванням приводу живлячого конвеєру. Температура вимірюється датчиком температури — термоперетворювачем ТХА Метран — 251 (поз. 5а) з вихідним сигналом по напрузі, який перетворюється на перетворювачі сигналів термопар БПТ — 22 (поз. 5б) та подається до ПЛК VIPA 200V, де програмно обробляється. Керуючий сигнал 4−20 мА з контролера поступає на блок підсилення потужності БУМ — 8Р (поз. 5в), з якого керуючий сигнал 220 В надходить на електромагнітний регулюючо-запорний клапан.

Рисунок 5.7 — Схема каналу регулювання температури в камері змішування Схема каналу регулювання співвідношення паливо — повітря (рисунок 5.8).

Співвідношення витрат газу та повітря, подаваємих в топку сушильного барабану, автоматично вимірюється та регулюється. Регулювання здійснюється в режимі стабілізації і забезпечуються автоматичним керуванням приводу дуттєвого вентилятора. Витрата газу вимірюється датчиком перетворення різниці тисків DMP — 331 (поз. 2б), які надходять з звужуючого пристрою ДКС (поз. 2а), з вихідним уніфікованим струмовим сигналом у вигляді 4…20 мА, який подається до ПЛК VIPA 200V. Витрата повітря вимірюється датчиком перетворення тиску DMP — 343 (поз. 7а), з вихідним уніфікованим струмовим сигналом — 4…20 мА, який подається до ПЛК VIPA 200V. Сприйняті сигнали програмно обробляються. Керуючий сигнал 4−20 мА з контролера поступає на частотний перетворювач Schneider Electric ATV11-HU18M2E (поз. 5в), з якого керуючий сигнал 220 В надходить на привід дуттєвого вентилятора.

Рисунок 5.8 — Схема каналу регулювання співвідношення паливо — повітря

Схема контролю маси сухого жому (рисунок 5.9).

Витрата сухого жому, що виходить з грануляторів, автоматично вимірюється. Витрата вимірюється вагами бункерного типу ВБ-3−150 (поз. 25а) з вихідним уніфікованим струмовим сигналом — 4…20 мА, який подається до ПЛК VIPA 200V, де програмно обробляється. Керуючий сигнал 4−20 мА з контролера поступає на промисловий комп’ютер, де відображається та реєструється.

Рисунок 5.9 — Схема контролю маси сухого жому Схема каналу регулювання обертання барабану сушилки (рисунок 5.10).

Регулювання здійснюється в залежності з завданням та по корекції величини навантаження — витрата сирого жома та його температура на виході з барабану. Керуючий сигнал 4−20 мА з контролера поступає на частотний перетворювач Schneider Electric ATV11-HU41M2E (поз. 19а), з якого керуючий сигнал 220 В поступає на привід барабанної сушилки.

Рисунок 5.10 — Схема регулювання обертання барабану сушилки Схема контролю тиску у газопроводі (рисунок 5.11).

Тиск газу, що надходить на сушилку, автоматично вимірюється. Тиск вимірюється датчиком перетворення тиску DMP — 343 (поз. 13а), з вихідним уніфікованим струмовим сигналом — 4…20 мА, який подається до ПЛК VIPA 200V, де програмно обробляється. Керуючий сигнал 4−20 мА з контролера поступає на промисловий комп’ютер, де відображається та реєструється.

Рисунок 5.11 — Схема контролю тиску у газопроводі

5. Опис принципових схем

Схема електрична принципова розподільчої мережі

В сучасних системах контролю, автоматичного регулювання і керування різними технологічними процесами значне місце займають електричні прилади, апаратура і пристрої. Для зображення взаємного електричного зв’язку апаратів і пристроїв, дії яких забезпечують рішення задач керування, регулювання, захисту і сигналізації технологічних процесів, служать електричні схеми.

Схема електрична принципова живлення повинна забезпечувати необхідну надійність живлення, що відповідає якості електроенергії (припустимі відхилення і коливання напруги, пульсацію кривої), зручність і безпеку обслуговування.

На схемі передбачена розетка, Legrand Cariva 2К, розташована на щиті для підключення електроінструменту, та освітлення щита — лампа типу Luxel 208-С.

Для надійності системи в схемі електричного живлення передбачений стабілізатор напруги промисловий типу СНОПТ2.2 ~220 В. Призначений для забезпечення стабілізованою напругою всіх електроприймачів при живленні від мережі струмом в межах 136−278 В. Стабілізатор СНОПТ-2.2 має частоту 50 Гц. Забезпечує захист електрообладнання від низької та високої напруги, надструмів, перевантажень по струму, витоку струмів в землю. Перевагою стабілізатора СНОПТ-2.2 є наявність багаторівневого захисту електроприладів. За допомогою стабілізатора в аварійних ситуаціях він відключить навантаження від мережі автоматично і після усунення неполадки знову її включить.

Для приладів з напругою живлення 36 В використовуються блоки живлення БП14Б-Д4.4−36. Блоки живлення БП14Б-Д4.4−36 призначені для перетворення мережевої напруги 220 В в стабілізовану напругу 36 В, і живлення датчиків з уніфікованим вихідним сигналом.

Для приладів з напругою живлення 24 В використовуються блоки живлення БПС24−4к та БПС24−2к. Блоки живлення призначені для перетворення мережевої напруги 220 В в стабілізовану напругу 24 В, і живлення відповідних приладів.

Вибір автоматичних вимикачів здійснюється із розрахунку потужностей і напруги відображених на цій схемі приладів. Цей розрахунок проводиться по формулі

Автоматичні вимикачі призначені для проведення струму в нормальних режимах і для автоматичного відключення електроустановок при виникненні струмів короткого замикання і перевантажень. До даної схеми були підібрані автоматичні вимикачі фірми ETI Elektroelement, яка вже більше 50 років спеціалізується на виробництві електротехнічного устаткування промислового і побутового призначення.

Схема електрична принципова технологічної сигналізації

Схема технологічної сигналізації використовується на виробництвах для відображення стану окремих елементів об'єкта або для оповіщення про порушення нормального ходу виробничих процесів на пункті керування.

Система сигналізації на жомосушильному відділенні виконує такі функції:

— перевірка працездатності сигнальних ламп і дзвінків;

— зняття сигналізації;

— сигналізація наступних параметрів:

1. Сигналізація про погасання полум’я у топці;

2. Сигналізація про перевищення тиску у топці;

3. Сигналізація про зменшення тиску у топці.

В розробленій схемі автоматизації були використані основні комутаційні і допоміжні елементи: такі як реле, діоди, дзвінок, кнопки розмикання та замикання, сигнальні лампи з червоними лінзами

6. Техніка безпеки та охорона навколишнього середовища

Питання охорони праці та навколишнього середовища в цукровій промисловості завжди було актуальним.

Для створення національної системи охорони праці було прийнято закон «Про охорону праці». Згідно цього закону була розроблена інструкція з охорони праці, яка встановлює правила виконання робіт та поведінки працівників на території підприємства, у виробничих приміщеннях та на робочому місці відповідно до державних міжгалузевих та галузевих нормативних актів про охорону праці.

До початку робіт у бригаді проводять первинний інструктаж. Допущені мають виконувати тільки ті роботи, про безпеку яких вони проінструктовані безпосереднім керівником.

Курити дозволяється тільки в спеціально відведених місцях, обладнаних урнами або ємкостями з водою.

Персоналу виконувати роботи в діючих електроустановках без зняття напруги із струмоведучих частин та поблизу них — забороняється. Зона робіт повинна бути відокремлена від діючої частини, без доступу до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.

Спецодяг, взуття, інструменти та пристосування повинні відповідати вимогам роботи. Роботи на висоті (при підйомі над поверхнею вище 1.3 м) необхідно виконувати тільки з риштувань або помосту. При роботі з приставної дробини вище 1.3 м слід користуватися запобіжним поясом.

Прокладати кабелі та проводи слід тільки в повністю закріплені трубопроводи, лотки, короби тощо.

Перед початком монтажних робіт приладів слід звертати увагу на:

— тип та переріз проводів з'єднувальних ліній;

— якість заземлення приладів або його наявності. При заземленні необхідно користуватися ПУЕ;

— допустимий опір ізоляції.

Невиконання техніки безпеки веде до виникнення аварійних ситуацій, а також до травматизму персоналу.

Згідно закону «Про охорону праці» роботодавець зобов’язаний створити на робочому місці в кожному структурному підрозділі умови праці відповідно до нормативно-правових актів, а також забезпечити дотримання вимог законодавства щодо прав працівників у галузі охорони праці.

Діяльність цукрових заводів в галузі захисту навколишнього природного середовища повинна регламентуватися вимогами закону «Про охорону навколишнього середовища». Екологічна безпека при експлуатації об'єктів водопостачання, каналізації, очисних та інших споруд водного господарства на цукрових заводах повинна забезпечуватися відповідно до вимог «Інструкції з питань водного господарства цукрових заводів». З метою вирішення проблем захисту навколишнього середовища на цукровому заводі повинна бути створена служба охорони природи, також кожне підприємство повинно мати «Екологічний паспорт цукрового заводу», також повинні бути розроблені нормативи гранично допустимих викидів забруднюючих речовин в атмосферу (ГДВ).

Підприємства повинні пред’являти органам для державного обліку перелік об'єктів, що шкідливо впливають на стан навколишнього природного середовища, види та кількість шкідливих речовин, що виділяються в навколишнє природне середовище, види та розміри шкідливих фізичних впливів на нього.

Введення в експлуатацію нових та реконструйованих підприємств, об'єктів, будівель та споруд, що можуть негативно впливати на стан навколишнього природного середовища дозволяється тільки при наявності проектної документації, яка пройшла попередню екологічну експертизу.

Підприємства незалежно від форм власності повинні забезпечити:

— проведення санітарно-технічного обстеження приміщень та об'єктів;

— санітарно-хімічний контроль гранично допустимих викидів, рівнів шкідливого впливу фізичних та біологічних факторів;

— безпечне зберігання та утилізацію шкідливих відходів виробництва.

Обладнання цукрових заводів, при експлуатації якого виділяються або можуть виділятися в атмосферу виробничих приміщень шкідливі домішки (пил, шкідливі речовини) повинно бути максимально герметизовано, укрито і забезпечено аспірацією (всмоктуванням) з наступним очищенням від домішок.

Димові гази котельних та жомосушильних установок повинні виводитись в атмосферу після очищення їх від хімічних речовин та твердих речовин згідно з проектно-технічною документацією.

Залишки вуглекислого та сірчаного газів повинні виводитися в атмосферу із сатураційних та сульфітацій них апаратів після їх утилізації трубопроводом, який виведений вище покрівлі на висоту не менше 2 м.

Стічні води, які відводяться цукровими заводами у водоймища громадського користування, а також у заводські ставки дозволяється тільки після повного їх очищення на спорудах відповідно до складу окремих стоків.

Для додержання екологічних вимог при використанні природних ресурсів підприємства повинні впроваджувати:

— нові маловідходні, енерго-, ресурсозберігаючі технології;

— заходи щодо бережливого використання води, земельних ділянок, палива;

— заходи по хімічному та біологічному очищенню води, які забезпечують захист навколишнього природного середовища та безпеку здоров’я населення;

— обладнання з підвищеною герметизацією, аспірацією та покриттям, які забезпечують мінімальне виділення шкідливих речовин в навколишнє середовище;

— вентиляційні та газоочисні установки, забезпечують ГДК шкідливих викидів в атмосферу;

— обладнання, споруди та пристосування для об'єктів очищення промстоків, які забезпечують ГДК згідно з санітарними нормами;

— прилади для контролю за кількістю та складом забруднюючих речовин і характеристиками шкідливих факторів.

Висновок

В результаті виконання даного курсового проекту, було проведено вдосконалення системи автоматизації жомосушильного відділення на ООО «Эртильский сахар», а саме були вирішені наступні функціональні задачі: покращення якості підтримки основних технологічних параметрів, заміна морально та фізично застарілих засобів автоматизації, реалізація сучасних алгоритмів управління, полегшення праці апаратників та обслуговуючого персоналу. Впроваджена система дозволяє швидко та без втрат за часом конфігурувати входи-виходи, задавати величину електричного сигналу, діапазон зміни технологічного параметру, ступінь демпферування та іншої обробки сигналу за певним законом регулювання тощо. На виносній мнемосхемі відображається загальна інформація про стан обладнання та відхилення важливих технологічних параметрів від норм технологічного режиму. В системі автоматизації використовуються електричні дискретні та аналогові (0 — 5 В, 4 — 20 мА) загальноприйняті сигнали. Всі сигнали від об'єкта подаються на щит перетворювачів, якщо необхідно перетворюються в електричні та подаються на контролер, де обробляються відповідно до завдання та алгоритму регулювання.

З автоматизацією жомосушильного відділення підвищується якість ведення технологічного процесу та досягається економії ресурсів.