курсовой проект / автоматического управления и регулирования ТП брагоректификации / Модернизация

3 Модернизация установки брагоректификации

    

      Модернизация  системы управления была произведена на Шабалиновском  спиртзаводе. Существовавшая система управления к моменту начала работ была морально и физически устаревшая и  нуждалась в замене. Создаваемая АСУ должна обеспечить  контроль и поддержание в оптимальных режимах технологических  параметров брагоректификационной  установоки. Процесс брагоректификации на этом заводе происходит по  технологии, предусматривающей использование трех колонн - бражной, эпюрационной и ректификационной, но при проектировании АСУ необходимо было предусмотреть модернизацию технологической схемы до пяти колонн.  АСУ должна обеспечить оптимальное управление:

•  давлением  внизу и вверху колонн;

•  температурой охлаждающей воды на выходе после конденсаторов;

• расходом бражки, поступающей на питание колонны;

•  расходом воды, поступающей на гидроселекцию;

• стабилизацию температура на тарелке питания РК колонны;

• величиной отбора спирта из колонны;

• давлением пара в коллекторе;

• уровнем  воды в накопительном баке.

Все параметры каждой из колонн БРУ должны строго соответствовать технологическому регламенту. Дополнительные требования заказчика:

• максимальная адаптация к запросам операторов-технологов, наличие двух операторских/инженерных  станций, простота управления и обслуживания системы;

• максимально возможное использование имеющегося на объекте оборудования - датчиков, исполнительных механизмов, преобразователей.

СТРУКТУРА  СИСТЕМЫ  УПРАВЛЕНИЯ

 

     Согласно поставленной задачи была разработана структурная схема  системы  управления. Она традиционно включает три уровня управления.  Физически система управления состоит из:

• пневматических датчиков и исполнительных механизмов, термопреобразователей сопротивления, индукционного расходомера, которые расположены непосредственно на технологическом оборудовании;

• шкафа управления, где располагаются контроллер, блок бесперебойного питания, нормирующие преобразователи, блоки искрозащиты, коммутационное оборудование;

• компьютера с установленным программным обеспечением: кросс-системы КОНТРАСТ для  программирования и мониторинга контроллера и SCADA - системы.

     Функционально система представляет собой информационно – вычислительный комплекс, построенный на базе промышленного контроллера серии  КОНТРАСТ. Вся информация с датчиков поступает в шкаф управления на преобразователи и далее - на контроллер, где на основании разработанного алгоритма вырабатываются управляющие воздействия, которые передаются обратно на первый иерархический уровень – к исполнительным механизмам. На верхнем уровне оператор наблюдает за динамикой процесса и вносит необходимые коррективы. Трехуровневая архитектура позволяет добиться большей  автономности системы - отключение компьютера не влияет на ход технологического процесса.

 

ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

 

     В качестве датчиков давления были оставлены существовавшие преобразователи НС-П и МС-П ((20-100) кПа), датчиков температуры - термопреобразователи сопротивления ТСП 100П. Система была доукомплектована преобразователями искрозащиты, индукционным расходомером для измерения расхода бражки VA2301 (Таллин),  пневматическими ротаметрами типа РП (Арзамас) для измерения расходов спирта, эпюрата, головной фракции и непастеризованного спирта.

     Для преобразования пневматических сигналов в токовые были выбраны шестиканальные преобразователи ППЭ-6 (20-100)кПа/(4-20) мА (Одесса), для преобразования выходных сигналов - ЭП3211((4-20) мА/20-100)кПа ) (Саранск). Т.о при комплектации  обошлись без дорогостоящей импортной техники.

     В качестве управляющего контроллера был выбран  КР - 300 П, т. к. конструктивно удобнее было использовать вариант приборного исполнения.  

 

В блок контроллера может быть установлено только три модуля УСО, а этого недостаточно для решения поставленной задачи. Увеличение  информационной мощности  традиционным путем  (добавлением  блока БУСО)  затруднит требование заказчика иметь два полноценных рабочих места, потому было  решено задействовать два блока БК - 300 П. Это обеспечило  необходимое количество слотов УСО  и дополнительный шлюзовый канал связи для реализации второй инженерной станции. При дальнейшей модернизации технологической схемы к блокам КР можно подключать блоки УСО, содержащие по 4 слота для установки модулей.

    

 Как показала практика, наличие двух рабочих станций - очень удобное решение. Это не только повышает надежность системы в целом. На начальных этапах эксплуатации при наладке системы второй монитор служит как инструмент наладчика, не мешая операторам-технологам. В процессе постоянной же эксплуатации такое решение позволяет одновременно в полноэкранном режиме и управлять процессом, и отслеживать динамику процесса по графикам на втором мониторе. При этом обмен данными между контроллерами производится по контроллерной сети МАГИСТР

     Локальная управляющая сеть МАГИСТР имеет конфигурацию «общая шина» и настраиваемую пользователем скорость передачи данных. Для такого объединения никаких дополнительных устройств не требуется. Через сеть контроллеры могут обмениваться информацией в цифровой форме по витой паре проводов. Производительность сети обеспечивает обмен данными в реальном времени и позволяет рассматривать контроллеры сети как единую распределенную в пространстве систему.

     Комплекс технических средств АСУ размещается в шкафах Фирмы Rittal (Германия). Крепеж всех элементов в шкафу производится на DIN-профили, что позволяет производить максимально быструю замену любого блока или модуля без демонтажа кабельных соединений.

РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ

 

     Каждый компьютер совмещает функции инженерной станции и АРМ технолога. Программное обеспечение инженерной станции - кросс-система КОНТРАСТ, предназначенная для комплексного инженерного обслуживания контроллеров.  Она содержит  средства программирования, моноторинга, диагностики и тестирования. Программирование контроллеров осуществляется  при помощи технологических языков, не требующих привлечения профессиональных программистов при разработке технологических программ - язык функциональных алгоблоков (ФАБЛ) и язык процедурных программ (ПРОТЕКСТ). Основной алгоритм регулирующей подсистемы реализован на ФАБЛ. Грамматической основой языка ФАБЛ является структура (структурная схема), состоящая из элементов, называемых алгоблоками, и связей между ними. Каждый алгоблок является формальным структурным элементом, которому при программировании присваивается функция путем размещения в алгоблоке определенного алгоритма из библиотеки алгоритмов языка. После этого алгоблок приобретает соответствующие входы и выходы, через которые алгоритм получает входные данные и выдает выходные. Программирование задач на языке функциональных блоков заключается при этом в выполнении следующей последовательности процедур:

• размещение в алгоблоках необходимых алгоритмов;

• конфигурация алгоблоков путем установки связей между входами и выходами алгоблоков, а, следовательно, и алгоритмов.

     Выполнение программы осуществляется путем последовательного выполнения алгоритмов, размещенных в алгоблоках, по порядку увеличения номеров алгоблоков, с первого до последнего. На этом заканчивается один цикл выполнения программы и начинается следующий и т.д.

       ПРОТЕКСТ - ориентирован больше на решение задач логического управления и сводится к записи условий, содержащих алгебраические и логические выражения. На нем реализовали алгоритм защит  и блокировок.

    Созданная таким образом программа записывается в энергонезависимую флэш-память.

 

Особенности внедренной  АСУ:

 

• система  управления  обеспечивает решение задач,  необходимых конкретному производству с учетом перспективы модернизации технологической схемы.. Предложенный комплекс технических  средств - это  сбалансированный выбор между функциональностью и ценой. 

• Установленные программные средства  максимально адаптированы к потребностям пользователей, имеют интуитивно понятный русскоязычный интерфейс, обладают простотой  освоения. Объем и качество сопроводительной документации не  потребуют привлечения специально обученного персонала для решения задач модернизации системы..

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УИТС.XXXXXX.323 ПЗ