2 Автоматизація процесу

2.1 Аналіз технологічного процесу, як об'єкту автоматизації

Сукупність оперативного технологічного персоналу і комплексу технічних засобів автоматизації управління, об'єднаних загальною задачею управління називається системою управління об`єкта автоматизації. Технічний персонал за допомогою комплексу автоматичних засобів, в тому числі й засобів обчислювальної техніки, отримує інформацію про стан технологічного об'єкту управління (вхідні і вихідні потоки, режимні параметри, різного роду збурення).

Процес виробництва цитраргініну досить складний, для забезпечення безперервної роботи цеху, випуску продукції високої якості і оптимальної продуктивності апаратів необхідно суворо дотримуватись заданого технологічного режиму.

Застосування автоматизації в біотехнології дозволить:

1) покращити координацію управління виробництва та підвищити надійність;

2) знизити собівартість продукції;

3) попередити аварію на виробництві;

4) знизити виробничі витрати;

5) знизити зношуваність обладнання та збільшити строки міжремонтних робіт;

6) знизити витрати об'ємів використаного палива та електричної енергії;

7) підвищити якість продукції;

8) підвищити потужність технологічного обладнання завдяки вірному веденню процесу;покращити координацію управління виробництва та підвищити надійність.

В безперервних технологічних процесах матеріальний потік і інформація, що його відображає безперервні. До безперервних відносять виробництва, у яких вимагається регулювати витрату, тиск, температуру, напругу, переміщення рухомих елементів та інші величини в усьому діапазоні їх змін. Це різноманітні хімічні реактори, процеси приготування харчових продуктів, металургія, системи постачання теплом, водою та електроенергією.

У безперервних виробництвах зайнято мало людей, тому за рахунок автоматизації можна знизити витрати матеріалів та енергії або стабілізувати технологічний процес, виключивши його залежність від суб'єктивних чинників. Для управління таким виробництвом вимагається узгодження динамічних характеристик об'єкту управління і системи автоматичного регулювання в усьому інтервалі зміни регульованих величин

Отже, автоматизація виробництва — вищий рівень розвитку машинної техніки, коли регулювання й управління виробничими процесами здійснюються без участі людини, а лише під її контролем. Сучасний стан розвитку автоматизації виробництва привів до появи якісно нової системи технологічних машин з керуючими засобами, що базуються на застосуванні електронних обчислювальних машин, програмованих логічних контролерів, інтелектуальних засобів вимірювання і контролю, інформаційно об'єднаних промисловими мережами. Автоматизація виробництва  — один з головних напрямів науково-технічного прогресу.

2.2 Вибір і обґрунтування параметрів контролю і регулювання

Параметри стадії ферментації, які підлягають контролю або регулюванню:

1. Рівень рідини, або речовин в апараті,

2. Вологість,

3. Тиск,

4. Температура,

5. рН,

6. Витрати повітря,

7. Витрати поживних середовищ,

8. Тривалість проходження процесу.

Керуючою системою називають сукупність персоналу і автоматичних пристроїв, пов'язаних спільним завданням управління. Автоматичні пристрої, що входять в керуючу систему, за функціональними ознаками підрозділяються на пристрої контролю, регулювання, програмного керування, сигналізації, блокування і захисту.

Пристрої контролю (контрольно-вимірювальні прилади) служать для отримання інформації про стан об'єкта й умовах його роботи. Вони можуть бути виконані або у вигляді окремих приладів, призначених для візуального контролю за параметрами процесу, або бути складовою частиною пристрою регулювання, сигналізації та захисту. До пристроїв контролю належать манометри, термометри, рівнеміри, витратоміри, газоаналізатори, концентратоміри.

Контрольно-вимірювальні прилади встановлюють безпосередньо у технологічних апаратах (місцевий контроль) або на центральних щитах управління (дистанційний контроль). На сучасному етапі автоматизації віддають перевагу пристроям дистанційного контролю, а пристрої місцевого контролю використовують тільки для пуску і налагодження технологічних процесів.

При дистанційному контролі велике значення мають пристрої контролю, що дають можливість проводити автоматичне вимірювання численних параметрів за допомогою одного приладу і виклик (у разі необхідності) будь-якого параметра на прилад, а також малогабаритні і мініатюрні прилади, що дозволяють зменшити розмір щитів і пультів управління і тим самим полегшити роботу оператора. У зв'язку з широким впровадженням регулювання процесів за якісними показниками в даний час особливого значення набувають пристрої для аналізу складу і властивостей речовин.

У разі застосування звичайних пристроїв контролю людина спостерігає за показаннями численних приладів і порівнює їх із заданими (нормативними) значеннями. Застосовують також і принцип контролю параметрів по їх відхиленню. При використанні цього принципу прилад автоматично видає інформацію про ступінь відповідності фактичного стану об'єкта заданому. При появі сигналу відхилення будь-якого параметра оператор викликає даний параметр на вказаний прилад для отримання інформації про абсолютне його значення.

Пристрої регулювання призначені для підтримки постійного значення параметрів процесу (стабілізуючі регулятори), а також для зміни їх по заздалегідь заданому чи невідомому закону (програмні, екстремальні регулятори). Ці пристрої отримують від об'єкта управління інформацію про стан параметрів і впливають на об'єкт за допомогою регулюючих органів. Для цих цілей в даний час широко застосовують керуючі електронні обчислювальні машини і схеми каскадно-зв'язаного регулювання. Пристрої регулювання складають найбільш важливу групу пристроїв керуючої системи.

Пристрої програмного керування служать для управліня будь-яким процесом шляхом включення або виключення різних механізмів, машин, апаратів заздалегідь заданою програмою, що є функцією часу. Ці пристрої приміняють для управління об'єктами періодичної дії.

Пристрої сигналізації призначені для автоматичного оповіщення обслуговуючого персоналу про настання тих чи інших подій в керованому об'єкті шляхом подачі звукових або світлових сигналів. Світлові сигнали подають, як правило, за допомогою електричних ламп, звукові - за допомогою дзвінків, сирен і гудків. Використовують також автоматичні пристрої, що подають одночасно світлової та звукової сигнали, причому звуковий сигнал служить лише для оповіщення оператора про факт появи події в керованому об'єкті, а світловий вказує на місце і характер цієї події (наприклад, у ламп встановлюють рамки із зазначенням параметра). У таких пристроях один звуковий сигналізатор працює з декількома світловими. Прості пристрої сигналізації побудовані на базі контактних приладів (манометрів, термометрів): при досягненні параметром заздалегідь установленого значення в приладі замикається контакт, і включається сигнальна лампа або дзвінок.

Розрізняють такі види сигналізації: технологічну і сигналізацію положення(стану).

Технологічна сигналізація може бути попереджувальною та аварійною. Попереджувальна сигналізація призначена для оповіщення обслуговуючого персоналу про відхилення параметрів процесу, що свідчать про виникнення предаварійного режиму. Оператор при отриманні такого сигналу повинен терміново вжити заходів, що запобігають аварії.

Аварійна сигналізація оповіщає про неприпустимі значення параметрів процесу або про аварійне відключення будь-якого апарату технологічної схеми. Зазвичай аварійні сигнали подають миготливим світлом і звуками різкого тону, так як потрібне негайне втручання оператора в хід процесу. Одночасно з появою сигналів повинні спрацьовувати автоматичні пристрої захисту.

Сигналізація положення (стану) вказує на стан об'єктів (включені або виключені) в даний момент. Цей вид сигналізації здійснюють за допомогою ламп.

У ряду випадків застосовують командну (командно-переговорну) сигналізацію, коли за допомогою світлових або звукових сигналів передають різні вказівки з одного поста управління на інший. Наприклад, за допомогою такої сигналізації на робочі місця викликають наладчиків, ремонтників.

Пристрої блокування служать для запобігання неправильної послідовності включень і відключень механізмів, машин і апаратів. Ці пристрої (схеми) мають важливе значення при комплексній автоматизації, коли більше число об'єктів автоматизується як єдине ціле. Включення і відключення їх повинно проводитися в строго визначеному порядку, інакше може статися аварія. Наприклад, включати групу транспортерів, що працюють послідовно, слід проти ходу матеріалу, тобто першим повинен бути включений останній по ходу матеріалу транспортер; відключати транспортери потрібно в зворотному порядку. При порушенні указаної послідовності станеться завал транспортерів матеріалів.

Пристрої автоматичного захисту призначені для попередження аварій. У разі порушення нормального режиму ці пристрої впливають на керований об'єкт таким чином, щоб передаварійний стан не переходив в аварійний, іноді вони самі відновлюють нормальний режим.

Прикладом пристроїв автоматичного захисту є захисний клапан, який встановлюється на апаратах, які працюють під тиском. Він захищає апарати від руйнування при підвищенні тиску.

Більшість хімічних виробництв являє собою ряд послідовно проведених технологічних процесів, так що відключення одного з апаратів тягне за собою відключення всіх інших і повну зупинку всього виробництва. Оскільки пуск і налагодження виробничого процесу – складне і трудомістке завдання, необхідно запобігти помилковому спрацьовуванню пристроїв автоматичного захисту. Це досягається, зокрема, встановленням двох автономних пристроїв захисту, що реагують на одну і ту саму ознаку небезпеки, щоб тільки при спрацьовуванні обох пристроїв відбувалося автоматичне відключення об'єкта. Крім того, в кожному конкретному випадку необхідно шукати можливість не повного відключення апарату, а переведення його на інший режим роботи.