Материал: Функциональная схема автоматизации

Характеристика

Значение

Измеряемый компонент

анализируемые растворы: кислоты H₂SO₄; HQ; HN0₃; соли Nad; щелочь NaOH

Контролируемая среда

жидкости: температура 0...100°С; давление до 0,5 МПа

Форма представления информации

выходной сигнал: 0.5 мА; 4.20 мА; интерфейс RS232

Пределы измерения

H₂SO₄ - 0...75%; HCl - 0...40%; HNO₃ - 0...60%; NaCl - 0...25%; NaOH - 0...40%; удельная электрическая проводимость: 100...1000 мСм/м; 1000...10000 мСм/м; 10000...100000 мСм/м

Погрешность

±0,4...2%

Рисунок 5 - Концентратомер микропроцессорный КC-1-3к

Термопреобразователь сопротивления ТСМУ Метран-274 предназначен для измерения температуры нейтральных и агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким. Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика измерительный преобразователь преобразует измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал, что дает возможность построения АСУТП без применения нормирующих преобразователей. Термопреобразователи характеризуются линейной зависимостью выходного сигнала от температуры.

Термопреобразователь сопротивления ТСМУ Метран-274. Измерение температуры термопреобразователями сопротивления (ТС) основано на изменении электрического сопротивления полупроводников или проводников с изменением температуры. Зависимость сопротивления от температуры определяется номинальной статической характеристикой. Зная эту зависимость, можно по значению сопротивления определить температуру среды, в которую помещен термопреобразователь сопротивления. Диапазон измеряемых температур -50...150°С. Номинальная статическая характеристика (НСХ) 100М. Класс допуска (по ГОСТ 665194) - В. Длина монтажной части 120-200м

Рисунок 6 - Термопреобразователь сопротивления ТСМУ Метран-274

Краны шаровые с электроприводом предназначены для использования в качестве запорной и регулирующей арматуры для газообразных и жидких сред в системах автоматического регулирования. Механизмы имеют взрывобезопасный уровень с видом взрывозащиты «Искробезопасная цепь» и «Взрывонепроницаемая оболочка» с маркировкой I Exibd II BT4. Климатическое исполнение механизмов «У2», «Т2». Степень защиты механизмов IP54 по ГОСТ 14254-96 обеспечивает работу механизма при наличии в окружающей среде пыли и брызг воды. Рабочее положение механизмов - любое, определенное положением трубопроводной арматуры. Механизмы изготовляются с одним из следующих блоков сигнализации положения выходного вала: реостатным БСПР, индуктивным БСПИ, токовым БСПТ - с унифицированным сигналом 0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА по ГОСТ 26.011-80. Нелинейность датчиков блоков сигнализации положения ±2,5 %.

Рисунок 7 - Шаровый кран с электрическим исполнительным механизмом МЭОФ

Светосигнальная арматура АМЕ применяется для сигнализации крайних положений регулирующих органов, сигнализации работы оборудования, а также в системах аварийной и предупредительной сигнализации. Номинальное напряжение переменного и постоянного тока 24В.

Рисунок 8 - Светосигнальная арматура АМЕ

Пост кнопочный ПКЕ 222. Пост управления кнопочный ПКЕ-222-3 предназначен для коммутации электрических цепей управления переменного тока напряжением до 660 В частотой 50 и 60 Гц и постоянного тока напряжением до 440 В. Посты управления кнопочные ПКЕ устанавливают как на подвижных, так и на неподвижных частях стационарных установок. Номинальный ток 10 А. Номинальное напряжение переменного тока частотой 50 или 60 Гц: 660 постоянного тока: 440.

Рисунок 9 - Пост кнопочный ПКЕ 222

Магнитный пускатель ПМЕ 222. Пускатели электромагнитные ПМЕ осуществляют защиту управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Пускатели пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки помехоподавляющим устройством или при тиристорном управлении. Предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети и отключения трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Дополнительные функции: реверсирование, при наличии тепловых реле - защита двигателей от перегрузок недопустимой продолжительности, в т. ч. возникающих при выпадении одной из фаз, изменение схемы включения обмоток Y/A.
предназначены для применения в стационарных установках для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором переменного напряжения 660 В частоты 50 и 60 Гц. При наличии трехполюсных тепловых реле серий.

Рисунок 10 - Магнитный пускатель ПМЕ 222

Вторичный измерительный прибор «Сосна-003». Данные приборы применяют для измерения и регулирования температуры, давления, расхода и др.физические величины значения которых могут преобразоваться в унифицированные сигналы 0-5 мА, 4-20 мА. Все данные приборы имеют встроенный интерфейс RS 232/RS485 предназначенный для связи по цифровому каналу с персональным компьютером. Класс точности 1. количество аналоговых входов - 1 - 3 (если универсальный вход, то только 1)

Рисунок 11 - Микропроцессорный контроллер Сосна-003

. Выбор модулей ввода/вывода контроля

Модульные программируемые контроллеры Simatic S7-300 предназначены для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Области применения контролеров Simatic S7-300/S7-300C охватывают автоматизацию технологических процессов пищевой промышленности, автоматизацию машин специального назначения; автоматизацию текстильных и упаковочных машин; построение систем автоматического регулирования и позиционирования; автоматизированные измерительные установки и другие.

Контроллеры Simatic S7-300 имеют модульную конструкцию и могут включать в свой состав:

1) Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающихся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом встроенных коммуникационных интерфейсов.

2)Модули блоков питания (PS), обеспечивающие возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230 В или от источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110 В.

)Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.

4)Функциональные модули (FM), способные самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов. Функциональные модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять возложенные на них функции даже в случае остановки центрального процессора программируемого контроллера.

5)Интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения к базовому блоку (стойка с CPU) стоек расширения ввода-вывода. Контроллеры Simatic S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров.

Центральные процессоры S7-300, предназначенные для построения систем автоматического управления технологическими процессами, представлены следующим модельным рядом. CPU 312 - центральный процессор для построения небольших систем управления, включающих в свой состав до 8 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей. CPU 312C - центральный процессор с 10 дискретными входами и 6 дискретными выходами, а также встроенными функциями скоростного счета (2х10 кГц) и измерения частоты (2х10 кГц) или длительности периода. Может использоваться в качестве автономного блока управления. CPU 313C - центральный процессор с 24 дискретными входами, 16 дискретными выходами, 4 аналоговыми входами для измерения унифицированных сигналов силы тока или напряжения, одним аналоговым входом для подключения термопреобразователя сопротивления Pt100 и 2 аналоговыми выходами. Набор встроенных функций включает в свой состав скоростной счет, измерение частоты или длительности периода, ПИД-регулирование. Может использоваться в качестве автономного блока управления. CPU 313C-2 PtP и CPU 313C-2 DP - центральные процессоры с 16 дискретными входами, 16 дискретными выходами и встроенным интерфейсом MPI. CPU 314C-2 PtP и CPU 314C-2 DP - компактные центральные процессоры с 24 дискретными входами, 16 дискретными выходами, 4 аналоговыми входами для измерения унифицированных сигналов силы тока или напряжения, одним аналоговым входом для подключения термопреобразователя сопротивления Pt100, 2 аналоговыми выходами и встроенным интерфейсом MPI. Набор встроенных функций включает в свой состав скоростной счет, измерение частоты или длительности периода, ПИД-регулирование, позиционирование по одной оси. Могут использоваться в качестве автономных блоков управления. CPU 315-2 DP - центральный процессор с встроенными интерфейсами MPI и ведущего ведомого устройства PROFIBUS DP для построения высокопроизводительных систем автоматизации с развитой системой локального и распределенного ввода-вывода.

Рисунок 12 - Контроллер Simatic S7-300

В соответствии с функциональной схемой автоматизации установки необходимо 9 каналов аналогового ввода рассчитанных на унифицированный токовый сигнал 4-20мА. Два сигнала от расходомеров 1б,3б, один сигнал от преобразователя давления 5а, один сигнал от волноводного уровнемера 7б, один сигнал от концентратомера 8б, один сигнал от термопреобразователя сопротивления 9, три сигнала от датчиков положения GE - 2, GE - 4, GE - 6. Для реализации этих каналов используем модуль аналогового ввода AI SM 331 модель 331-7NF00. Данный модуль имеет 8 аналоговых входа, тип входного сигнала 4-20мА.

Для подключения магнитных пускателей 13а,14а необходимо 2 канала дискретного ввода, для реализации сигнализации крайних положений исполнительных механизмов необходимо 16 каналов дискретного ввода DI SM 321 модель 321-1BH02. Данный модуль имеет 16 дискретных входов. Входное напряжение 24В.

Для сигнализации верхнего уровня в смесителе 1 необходим 1 канал дискретного вывода, для подключения сигнальной арматуры HL1. Также необходимо 18 каналов для управления магнитными пускателями 1в,3в,5б,7в,13а,14а,15а,16а,17а,18а. Используем модуль дискретного вывода DO SM 322 модель 322-1BH01. Данный модуль имеет 16 дискретных выходов. Выходное напряжение 24В.

Привязку сигналов контроллера к датчикам и исполнительным механизмам оформим в виде следующей таблицы:

Таблица 2 - Привязка сигналов контроллера к датчикам и исполнительным механизмам

Модули ввода аналоговых сигналов SM 331 предназначены для аналого - цифрового преобразования входных аналоговых сигналов контроллера и формирования цифровых величин, используемых центральным процессором в процессе выполнения программы. К входам модулей могут подключаться датчики с унифицированными выходными электрическими сигналами напряжения или силы тока, термопары, термометры сопротивления. Каждая пара входных каналов модулей 6ES7331-7KB02-0AB0 и 6ES7331-7KF02-0AB0 может быть настроена на свой вид входного сигнала. Выбор вида входного сигнала (сила тока, напряжение, термо-ЭДС или сопротивление) производится аппаратно установкой кодового элемента в одно из четырех возможных положений. Выбор диапазона измерений каждого входа производится программно из среды STEP 7. Основные характеристики модулей SM 331 приведены в таблице 3:

Таблица 3 - Основные характеристики модулей SM 331

Модули ввода дискретных сигналов SM 321 предназначены для преобразования входных дискретных сигналов контроллера в его внутренние сигналы. Основные характеристики модулей SM 321 приведены в таблице 4:

Таблица 4 - Основные характеристики модулей SM 321

Модули вывода дискретных сигналов SM 322 предназначены для преобразования внутренних логических сигналов контроллера в его выходные дискретные сигналы. К выходам модулей могут подключаться исполнительные устройства или их коммутационные аппараты. Основные характеристики модулей SM 322 приведены в таблице 5:

Таблица 5 - Основные характеристики модулей SM 322

Заключение

При выполнении курсовой работы изучили принцип автоматизации и основные элементы при регулировании параметров на примере автоматизации установки для приготовления сиропа. Освоила методику выбора средств автоматизации, а также рассмотрела принцип действия некоторых из них. Ознакомилась с принципами построения современных систем автоматизации технологических процессов, реализованных на базе промышленных контроллеров и ЭВМ.

В ходе выполнения курсовой работы решила следующие задачи:

) ознакомилась с методикой разработки функциональной схемы автоматизации технологических процессов на базе серийно выпускаемых приборов и промышленных контроллеров;

)ознакомилась с характеристиками современных приборов и средств автоматизации;

) изучила основные подходы к обоснованному выбору приборов и технических средств автоматизации;

) изучила действующие стандарты и другие нормативные документы регламентирующие правила оформления технической документации по автоматизации технологических процессов.

Список использованных источников

1 Кожевников, М.М. Технические средства АСУТП для пищевой промышленности: справочное пособие для студентов технологических специальностей пищевой промышленности / М.М. Кожевников, В.И. Никулин. - Могилев: Ризограф УО МГУП, 2008.- 67с.

Приборы и средства автоматизации для пищевой промышленности: справочное пособие для студентов технологических специальностей: в 2 ч. / В.И. Никулин, С.В. Богуслов, А.М. Прокопенко.- Могилев: Ризограф УО МГУП, 2008.-96с.

Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов: СТП СМК 4.2.3-2011. - Введ. 2011-01-01. - Могилев. : УО «МГУП», 2011. - 43с.