Министерство образования Пермского края
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Соликамский горно-химический техникум»
Отделение очное
Специальность 220301
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ, С РАСЧЕТОМ КОНТУРА ТЕМПЕРАТУРЫ В СМЕСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЕ
Курсовой проект
КП 220301 00.00.00 ПЗ
Студент И.В.Радченко
Группа АТП-3
Руководитель Ю.М. Середа
Нормоконтроль Н.Л. Пономаренко
Соликамск 2013
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 7
1.1 Описание технологического процесса
с указанием контрольных точек 7
1.2 Описание систем контроля и управления 8
1.3 Выбор системы автоматического управления 8
1.4 Выбор объекта регулирования 11
1.5 Спецификация на приборы и средства
автоматизации 13
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 16
2.1 Получение динамических характеристик
экспериментальным путем 16
2.2 Построение временной характеристики объекта
регулирования 16
2.3 Аппроксимация временной характеристики
объекта регулирования 23
2.4 Оценка точности получения
экспериментальной временной характеристики 24
2.5 Проверка объекта регулирования
на устойчивость 25
2.5.1 Алгебраический метод (корневой) 25
2.5.2 Частотный метод (по кривой годографа) 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 29
ВВЕДЕНИЕ
Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.
Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой квалификации.
По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.
Автоматизация параметров дает значительные преимущества: обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда, приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала, увеличивает точность поддержания технологических параметров,
повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,
увеличивает экономичность работы.
Автоматизация включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.
Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов. Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать, а так же переключать и регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.
Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов, а так же в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.
Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.), предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния оборудования. Применяются звуковая и световая сигнализация.
Эксплуатация прямоточной барабанной сушилки должна обеспечивать высокое качество высушенного KCl требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для выполнения этих требований эксплуатация должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации прямоточной барабанной сушилки ”
В наше время технического прогресса все больше передовых предприятий России инвестируют внедрение и освоение новой техники и технологии. На фоне роста конкуренции отечественных компаний между собой и иногда даже с иностранными фирмами большую роль играет снижение себестоимости выпускаемой продукции за счет более эффективного использования сырья и улучшения качества изделий за счет внедрения передовых технологий. Реализовать эти задачи невозможно посредством старых принципов управления технологическим процессом, когда включение нужной задвижки зависит от квалифицированности и скорости реакции оператора. Важнейшим фактором обеспечения технического прогресса является широкое внедрение АСУ ТП, гибкого автоматизированного производства, на новейших средствах автоматики. Применение средств автоматики и телемеханики совместно с вычислительными комплексами дает существенный экономический эффект, связанный в первую очередь с более качественным управлением хода технологического процесса, сокращением числа обслуживающего персонала и снижение затрат на техническое обслуживание приборов.
1 Технологическая часть
1.1 Описание технологического процесса в прямоточной барабанной сушилке с указанием контрольных точек
Влажный материал из бункера поступает в смесительную камеру и оттуда подается в сам барабан. Происходит налипание KCl на стенках барабана. Барабан приводится в движение приводом. Высушенный материал поступает в бункер и далее идет на склад. Для отчистки сушильного отработанного агента имеется циклон.
Процесс сушки состоит из трех основных стадий:
Сжигание топлива и получение теплоносителя нужных параметров;
Передача тепла от теплоносителя к исходному сырью и соответственно, процесс сушки в прямоточной барабанной сушилке;
Очистка отработанных газов от пыли, сернистого ангидрида и хлористого водорода.
В отделении сушки предусмотрено автоматическое регулирование следующих параметров:
Соотношения топлива – воздух в прямоточной барабанной сушилке
Температуру в смесительной камере;
Разряжение в смесительной камере;
Влажности сухого материала;
Температуру в схеме защиты.
Точки контроля.
Контроль температуры:
Температура в смесительной камере (поз. 5) 1300С
Температура в барабане (поз. 11) 5500С
Температура сушильного агента (поз. 13) 5500С
Контроль расхода:
Расход первичного воздуха перед топкой (поз. 1) 20000м3/ч
Расход топлива перед топкой (поз. 2) 1600м3/ч
Расход вторичного воздуха перед смесительной камерой
(поз. 4) 31000м3/ч
Контроль давления:
Давление в смесительной камере (поз. 7) 6 кП
Разряжение в смесительной камере (поз. 8) -0,2 кПа
Контроль влажности:
Влажность сухого материала (поз. 9) 0,3 %
1.2 Описание систем контроля и управления
1.2.1 Для измерения температуры:
Термоэлектрический преобразователь ТП 2088Л с выходным сигналом мВ (поз 11а, 13а), термопреобразователь сопротивления платиновые ТСП 1088Л с выходным сигналом Ом (поз 5а).
1.2.2 Для измерения расхода:
Погружной вихревой расходомер «Эмис Вихрь 205» с выходным сигналом 1000Гц/4-20мА(поз 1а,4а), Интеллектуальный вихревой расходомер «Эмис Вихрь 200» с выходным сигналом 1000Гц/4-20мА/RS485(поз 2а).
1.2.3 Для измерения давления:
Преобразователи давления измерительные Элемер АИР 20/м2-ДД с выходным унифицированным сигналом 4-20мА(поз 7а).
1.2.4 Для измерения влажности:
СВЧ-влагомер Микрорадар 114К с унифицированным выходным сигналом 4…20мА предел измерения 0-0,3% (поз.9а, 12а).
1.3 Выбор системы автоматического управления
Для автоматизации технологического процесса выбираем контроллер DECONT 182.
На объекте автоматизации (КП) имеется шкаф (или шкафы), в котором установлены контроллер DeCont и подключенные к нему модули ввода - вывода, обозначенные на рисунке буквой М. Модули подключены к реальным приборам, устройствам объекта, к датчикам и так далее. Модули осуществляют первичную обработку и доставку данных в базы параметров контроллера.
Контроллеры, если нужно, осуществляют локальное управление объектом (в каждом контроллере может работать программа, написанная в программе "Разработчик" - это алгоритм управления работой конкретного объекта - насоса, мешалки и т.п.). И обычно контроллеры, объединенные в нашем случае сетью RS-485, поставляют данные на диспетчерский компьютер.
Часто при использовании в сети различных линий связи (выделенная линия, коммутируемая линия и другие) применяются контроллеры - мосты, которые устанавливаются между компьютером и КП и обеспечивают передачу данных, как правило, не имея собственной базы параметров. Примеры организации систем описаны в главе "Конфигурирование сети".
Имеется три режима работы контроллера:
Минимальный
В таком режиме контроллер стартует по конфигурации, записанной в РПЗУ, причем работают (только базовые) компоненты. В минимальном режиме не создаются базы текущих параметров.
Отладочный - используется для отладки и проверки новых конфигураций.
В этом режиме контроллер пытается стартовать по конфигурации, записанной в ОЗУ, работают все описанные в ней компоненты, а в случае возникновения проблем контроллер переходит в минимальный режим. В отладочном режиме создаются базы параметров.
Нормальный - предназначен для работы контроллера на объекте.
Контроллер стартует по конфигурации, записанной в ОЗУ, работают все описанные в ней компоненты. При диагностике каких-либо неисправностей контроллер рестартует. ОЗУ-конфигурация стирается и вместо нее записывается (восстанавливается) конфигурация, сохраненная в РПЗУ. Если в течение 5 минут после такого рестарта опять обнаруживается неисправность, то контроллер рестартует в минимальный режим.
ПО контроллера Деконт : состоит из компонентов как стандартных, так и написанных пользователем в программе "Разработчик".
ПО, работающее на компьютере:
Программа "Конфигуратор" предназначена для загрузки и настройки компонентов контроллеров.
Программа "WinDecont" необходима для связи компьютера с контроллерами. Эта программа эмулирует работу контроллера Деконт-182 в компьютере; настраивается с помощью программы "Конфигуратор". Для связи с верхним уровнем (системами отображения данных, архивации, СКАДА и т.д.) программа "WinDecont" представляется как OPC-сервер (OLE For Process Control).
Комплект программ "Работа с архивами":
Программа "Сбор архивов" - чтение архивов из контроллеров по сети на компьютер. Хранение архивных данных на компьютере организовано в SQL-сервере.
Программа "Просмотр архивов" - просмотр и печать архивных данных в виде таблиц и графиков, экспорт данных в таблицы Microsoft Excel.
Программа "Менеджер хранилища" - управление архивами на компьютере (создание и удаление архивов, просмотр параметров).
Программа "Разработчик" применяется для написания собственных компонентов, выполняемых контроллером DeCont. Компоненты подготавливаются программой "Разработчик" и далее настраиваются и загружаются программой "Конфигуратор".
Программы для настройки модулей ввода/вывода:
Программа "Установка адреса модуля" предназначена для установки адреса модулям ввода/вывода, которые не поддерживают работу с минипультом.
Программа "Калибровка модуля" используется для калибровки каналов модулей AIN8-I20 и R3IN6-xx.
Он работает на следующих операционных системах:
Windows 2000 SP4 (рекомендуемая платформа), Windows XP, Windows 98 SE, Window NT4 SP5.
После установки ПО на компьютере программы можно запустить из меню "Пуск\все программы\РеСоп1:\...".
Для некоторых типовых объектов разработаны специализированные АРМы "быстрого развертывания". К примеру, система из сотни объектов может быть полностью настроена за 2-3 недели. Развертывание и сопровождение систем на базе таких АРМов требует минимума компьютерной грамотности.
Рисунок 1 - Шкаф контроллера DeCont