18

С. И. Половнева, П. Р. Ершов, В.А. Ершов

Автоматизированные системы управления технологическими

процессами

Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов, обучающихся по направлению 130400 «Горное дело» и специальности 220300 «Обогащение полезных ископаемых»

Издательство

Иркутского национального исследовательского технического университета

2016

Рецензенты:

В. А. Домрачева, доктор. техн. наук, профессор кафедры обогащения полезных ископаемых института недропользования ;

Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине

«АСУ ТП». Составители С.И. Половнева, П. Р. Ершов, В. А. Ершов. – Иркутск, Изд-во ИРНИТУ, 2016. – 26 с.

Даны указания по составу и содержанию курсового проекта по дисциплине «АСУ ТП», а также сведения об условных обозначениях средств автоматизации согласно межгосударственным стандартам и примеры выполнения структурных и функциональных схем систем автоматизации процессов обогащения полезных ископаемых.

Методические указания предназначены для студентов специальности «Обогащение полезных ископаемых» (специалитет), а также могут быть полезны бакалаврам направления подготовки « Автоматизация технологических процессов и производств»

Библиогр. 17 назв.

Содержание

Введение

1. Содержание курсового проекта

2. Оформление пояснительной записки

3. Выполнение графической части курсового проекта

4. Календарный план работы над курсовым проектом

5. Литература

6. Приложение А. Титульный лист пояснительной записки

7. Приложение Б. Бланк задания на курсовой проект

8. Приложение В. Пример структурной схемы АСУТП

9. Приложение Г. Пример функциональной схемы автоматизации

Введение

Автоматизация технологических процессов на горно-обогатительных комплексах является одним из важнейших способов повышения их эффективности. АСУ ТП имеют также экологическое и социальное значение: позволяют снижать вредные выбросы или осуществлять их мониторинг. Современные обогатительные фабрики таких предприятий, как ОАО « Якуталмаз», « Алданзолото», «Южуралзолото ГК» и др., являются комплексно автоматизированными предприятиями, где технолог с помощью цифровых информационно-измерительных систем и систем управления может на удалении от вредных техногенных зон наблюдать за технологическим процессом. В связи с этим для будущего специалиста - обогатителя изучение основ автоматизации и АСУ ТП является актуальной задачей. В соответствии с ФГОС (Федеральным государственным образовательным стандартом) специалист должен обладать многими компетенциями , в том числе способностью выбирать средства автоматизации технологических процессов и производств (ПК-5); способностью участвовать в разработке математических и физических моделей процессов и производственных объектов (ПК-14). Курсовой проект по дисциплине «Автоматизированные системы управления технологическими процессами» предназначен для развития и закрепления этих компетенций, он является самостоятельной работой студента, выполняемой в 9-м семестре. В ходе выполнения проекта студент должен подтвердить компетенции в области измерения технологических параметров, анализа ТП как объекта автоматизации, осуществить синтез системы управления отдельным аппаратом или участком, показать технически грамотное обоснование выбора измерительных преобразователей и средств автоматизации, а также выполнить графическую часть проекта с помощью графического редактора с соблюдением соответствующих стандартов.

Задание на курсовое проектирование выдается студентам перед выездом на место производственной практики и должно содержать тему и требования к показателям точности и показателям качества проектируемых систем управления. Поэтому основным исходным материалом для выполнения проекта является отчет по производственной практике. В течение двух первых недель начала семестра студент должен уточнить или скорректировать задание на курсовой проект и приступить к его выполнению в соответствии с настоящими методическими указаниями и календарным планом.

Защита курсового проекта проводится после устранения замечаний руководителя курсового проекта и при наличии электронной версии пояснительной записки и приложений.

1 Содержание курсового проекта

В ходе проектирования необходимо проработать следующие вопросы:

- в технологической части кратко изложить описание технологического процесса, его физико-химические закономерности, привести качественно-количественную схему, уравнения материального баланса агрегата в статике и динамике, дать характеристику технологического оборудования;

- обосновать и выбрать вид структуры ИИС, вид интерфейса, выполнить блок-схему этой структуры;

- на основе анализа технологического процесса как объекта автоматизации определить количественно и качественно информационные потоки, их приоритетность, составить информационную матрицу процесса;

- провести сравнительный анализ, выбрать и дать характеристику принципа действия и устройства средствам измерения технологических параметров; составить заказную спецификацию на них;

- разработать структурную и функциональную схему АСУ ТП и выполнить ее на ПЭВМ в среде AutoCad в соответствии с ГОСТ 21.404-85;

- разработать фрагмент программного обеспечения ИИС, т.е. выполнить блок-схему алгоритма обработки исходной информации, алгоритма опроса датчиков и т.д.

Все проектные решения изложить в пояснительной записке, выполненной в соответствии со стандартом организации и СТО ИРНИТУ.005-2014;

Проект состоит из пояснительной записки и графической части.

В пояснительной записке должны быть представлены следующие разделы:

Введение

1. Технологическая часть

2. Системный анализ объекта автоматизации

3. Проектирование АСУ ТП

   1. Выбор и разработка структуры КТС АСУ ТП

   2. Выбор и характеристика технических средств автоматизации

      1. Обоснование выбора и характеристики измерительных преобразователей технологических параметров

      2. Обоснование выбора и характеристика интерфейса

      3. Обоснование выбора и характеристика микроконтроллера

      4. Обоснование выбора и характеристика исполнительных механизмов и регулирующих органов

3.2.5 Заказные спецификации на технические средства автоматизации

3. Разработка SCADA

1. Заключение

2. Библиографический список

3. Приложения (графическая часть курсового проекта)

Во введении необходимо в краткой форме показать уровень автоматизации конкретного производства, пути и решения по развитию и внедрению более современных форм его автоматизации; обозначить задачи управления и роль информационно-измерительных систем (ИИС) при автоматизации производственных процессов, указать тему и обосновать целесообразность проекта.

В первой главе пояснительной записки необходимо описать технологический процесс проектируемого участка; в описании дать чёткое представление о назначении данного участка, применяемой технологии и аппаратуре., выбор структуры ИИС, типа интерфейса.

Во второй главе выполняется анализ ТП как объекта автоматизации. Системный анализ технологического процесса предполагает выделение характеризующих его входных и выходных параметров, вспомогательных параметров и управляющих воздействий (рис. 1).

Х1 Х2 Х3

Х 4

Y1

Х 5

X6 X7

Х6 Х7

Рис.1. Блок- схема объекта регулирования

Входные параметры:

Х1 – температура пульпы

Х2 – плотность пульпы

Х3 – уровень пульпы

Х4 – расход воды

Х5 – Расход пульпы

Управляющие воздействия:

Х6 - расход Реагентов

Х7 – расход Воздуха

Выходные параметры:

Y1 – расход флотационного криолита.

рассматриваются преимущества распределенной структуры ИИС по отношению к централизованной системе. Благодаря более высокой надёжности и гибкости выбирается децентрализованная структура построения ИИС.

Третья глава является основной. Сведения об основных и вспомогательных технологических параметрах, изложенные в предыдущей главе, являются исходными данными для обоснования мест отбора информации, установки соответствующего первичного преобразователя.

Известно то, что как основные, так и вспомогательные параметры определяют режим технологического процесса, но не в равной мере определяют его ход, поэтому приборное оформление при автоматическом измерении основных параметров, как правило, более сложное и дорогое. Следовательно, при правильной классификации всех технологических параметров на данном участке с большим вниманием необходимо отнестись к основным. При контроле же вспомогательных параметров можно использовать более простые средства измерений.

Четвертая глава является заключительной. В ней перечисляются выполненные проектные процедуры и дается заключение о работоспособности разработанной АСУ ТП на основании полученных показателей метрологической надёжности и прогнозируемых параметров качества процессов регулирования.

Библиографический список должен содержать не менее 10-ти наименований (в том числе учебники, учебные пособия, методические указания, статьи журналов, нормативные документы и сайты). Рекомендованы такие научно-производственные журналы, как «Обогащение руд», «Современные технологии автоматизации», « Известия вузов. Цветная металлургия», «Вестник ИРНИТУ» и др. Нумерованный список литературы должен содержать ФИО автора, наименование (без кавычек!), город, издателя и быть оформлен в соответствии со стандартом [4].

Разработку функциональной схемы и выбор технических средств автоматизации выполняют с учётом условий пожаро- и взрывобезопасности процесса; агрессивности и токсичности окружающей среды; дальности передачи сигналов информации от места установки первичных измерительных преобразователей до пунктов контроля и управления; требуемой точности и быстродействия датчиков.

Системы автоматизации технологических процессов должны строиться, как правило, на базе серийно выпускаемых средств автоматизации. При этом следует применять однотипные устройства и унифицированные системы, характеризуемые простотой сочетания. Необходимо использовать преимущественно устройства автоматического контроля отечественных заводов-изготовителей (ЗАО «ПГ МЕТРАН-Емерсон», ОАО «Эталон», ООО «Элемер», ЗАО « ОВЕН» и др.). Таким образом, в проекте должны быть обязательно разработаны:

структурная схема ИИС;

функциональная схема автоматизированной информационно-измерительной системы;

принципиальные схемы измерительных преобразователей и измерительных устройств.

При подборе оборудования руководствуются учебной литературой, справочниками и каталогами.

В отдельных случаях, при отсутствии стандартных, серийно выпускаемых средств контроля тех или иных технологических параметров и применении самостоятельных разработок преобразователей даются их описание и, при необходимости, расчет.