Практичне заняття №4 – 4 год.
Тема: Складання схем автоматизації з використанням мікропроцесорних контролерів.
Мета виконання заняття є розробка системи автоматичного контролю і дистанційного керування, за допомогою якого оператор керує технологічним процесом. Вся інформація про стан об’єкта визначається показаннями автоматичних контрольно-вимірювальних приладів, обґрунтування і вибір яких є основною задачею.
Автоматизація повинна забезпечувати централізований автоматичний контроль технологічних
Проектування систем автоматичного контролю технологічних процесів виконується в строгій відповідності з вимогами ЕСКД.
1. Загальні вказівки
Автоматизація окремих виробничих ділянок призначена для практичного застосування теоретичних знань, отриманих студентами в процесі роботи над курсами «Автоматизація виробничих процесів», «Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами».
Задача практичного заняття – прищепити майбутнім інженерам-технологам деякі практичні навички по розробці автоматичних систем управління технологічними процесами (АСУТП), навчити користатися готовими проектними матеріалами і, особливо, ставити задачі по розробці АСУТП, аналізувати з погляду керовані технологічні процеси як об’єкти керування, обґрунтувати необхідний ступінь їхньої автоматизації на основі техніко-економічних показників. Подібні задачі зустрічаються в практиці інженера-технолога при автоматизації конкретних технологічних процесів.
Технолог харчових виробництв повинний знати загальні принципи, можливості і технічні засоби автоматики в такому обсязі, щоб розуміти структуру пристрою й особливості експлуатації АСУТП, упроваджених на даному підприємстві, а також щоб правильно й обґрунтовано поставити задачу автоматизації ще не автоматизованих процесів, якщо в цьому виникає необхідність. Постановка задачі в основному зводитися до складання технічно обґрунтованого завдання фахівцям з автоматизації на розробку нових АСУТП. Таке завдання повинне бути доцільним з технічної і техніко-економічної точок зору і реальним у його технічному здійсненні на даному етапі. При складанні завдання інженер-технолог повинен представляти, які технічні засоби автоматизації, що випускаються промисловістю серійно, можуть бути застосовані для реалізації розроблювальної системи автоматизації і які нові спеціалізовані засоби необхідно розробити.
Керівні матеріали в процесі розробці ФСА (функціональної схеми автоматизації):
ГОСТ 21.404.-85. Автоматизація технологічних процесів.
Позначення умовні приладів і засобів автоматизації в схемах;
ГОСТ 3463-63. Умовні позначки трубопроводів для рідин і газів, застосовувані в схемах і на кресленнях;
ГОСТ 2.747.68. Умовні позначки електронів електричних схем.
2. Зміст і обсяг звіту.
Завдання на проектування містить указівки технологічних параметрів, що підлягають чи контролю керування в даному процесі, і перелік задач по його автоматизації. Якщо вибирається нова, більш прогресивна технологія розроблювальної ділянки, то в цьому конкретному випадку завдання може бути обґрунтовано, розширене і змінено відповідно до прийнятого технологічного процесу. Студент уточнює обране завдання відповідно до теми за узгодженням з викладачем і оформляє його у виді звіту.
Звіт по роботі містить графічну частину (1 лист формату А3) і пояснювальну записку (1,0-1,5 сторінок.). Графічна частина являє собою зображення ФСА конкретного технологічного процесу в умовних позначках по ГОСТ 21.404-85. Пояснювальна записка повинна висвітлювати значення автоматизації для конкретного виробництва і ті позитивні наслідки, що досягають при її реалізації. Текст містить усі необхідні пояснення до графічної частини і деякі вихідні передумови, якими керувався студент при розробці АСУТП. У записці даються короткий опис автоматизуємого процесу, принципу дії АСУТП, ФСА і характеристика усіх використаних засобів автоматики.
3. Складання функціональній схемі автоматизації
Графічна частина звіту надає собою зображення ФСА, що відбиває основні рішення по автоматизації конкретного технологічного чи процесу агрегату. При виконанні ФСА необхідно керуватися наступними рекомендаціями.
ФСА містить зображення як об’єкта, так і засобів автоматизації, розташованих на технологічному устаткуванні і щитах автоматизації, показує взаємні зв’язки між цими засобами.
У верхній частині листа умовно зображується технологічна схема керованого об’єкта. Показуються за ДСТ 3464-63 основні трубопроводи, запірні і регулювальні органи. Допоміжні трубопроводи, не використовувані при автоматизації об’єкта, можуть опускатися. Контури технологічних агрегатів на ФСА повинні відбивати їхні основні конструктивні особливості. Назви їх даються або на зображенні, або приводяться на окремій специфікації.
Засобу контролю й автоматики на функціональних схемах подаються в умовних зображеннях по ГСОТ 21.404-85.
Функціональна схема передбачає зображення на технологічній схемі добірних пристроїв і первинних елементів вимірювальних приладів, а також регулювальних органів, що викреслюються на зображеннях технологічних комунікацій і устаткування. Інші елементи СА розташовуються в рамці внизу креслення, що зображує щити автоматики і має дві частини: верхню – для місцевих приладів, нижню – для приладів на щитах керування та вразі необхідності мікропроцесорний контролер на третій частині.
Функціональна схема виконується на листі формату А3, на якому схематично умовними знаками, зображеннями показують: технологічне устаткування, комунікації, прилади і засоби автоматичного контролю з указівкою зв’язку між технологічним устаткуванням і засобами автоматизації. При виконанні схеми в нижній частині листа залишають поля шириною 150-200 мм, на яких будуть розміщені графічні зображення засобів автоматичного контролю, розташовуваних по місцеві, на агрегатних і центральних щитах.
З правої сторони листа повинні бути позначені матеріальні потоки, трубопроводи і нижче експлікація устаткування згідно норм ЕСКД.
Контури технологічного устаткування на функціональній схемі рекомендується виконувати лініями товщиною 0,06 – 1,5 мм, трубопровідні комунікації – 0,6 – 1,5 мм, лінії зв’язку – 0,2 – 0,3мм.
Зображені на технологічній схемі і щитах засобу автоматики, що відносяться до одного параметра, сполучать у контрольні чи регулюючі комплекти за допомогою сполучних суцільних ліній (товщиною 0,2…0,3 мм), при цьому перетинання сполучними лініями зображень контрольно-вимірювальних чи регулюючих приладів неприпустимо. Для полегшення читання функціональної схеми бажано лінії вхідних сигналів підводити до умовних зображень регулюючих приладів зверху, а вихідні відводити знизу. На сполучних лініях поблизу верхнього прямокутника вказують максимальне значення вимірюваного в даному комплексі параметра і його одиницю.
Припустимо розривати сполучні лінії, залишаючи над прямокутником 40…50 мм, а в добірного пристрою 20 мм, тоді кожен кінець сполучної лінії позначають адресою – тими самими арабськими цифрами, що розташовують у прямокутника щита на одному рівні в наростаючій послідовності ліворуч праворуч.
Кожному контрольно-вимірювальному чи регулюючому комплекту апаратури дають на схемі порядковий номер, що зберігається при складанні специфікації на використані засоби автоматики й в описі ФСА. Номера комплектам апаратури дають у наростаючому порядку, найчастіше в порядку розташування вимірювальних регулюючих комплектів у прямокутнику, що зображує на ФСА щит.
4. Приклад виконання опису ФСА автоклава.
Для надійного регулювання та підтримання технологічних режимів роботи автоклава ми застосували мікропроцесорний контролер «Реміконт» модель Р.130.
Згідно технологічного процесу після того, як автоклав герметизований він повинен бути заповнений водою. Для цього схемою автоматизації передбачено наступні прилади та регулюючі елементи. Оператор вмикає Р.130 і він за допомогою цифро-аналогового перетворювача поз.1а вмикає магнітний пускач ПМЕ111 поз.1б, який в свою чергу відкриває електромагнітний клапан поз.1в марки 25430 нЖ і вода поступає в автоклав. При досягненні рівня води верхньої відмітки поплавковий рівнемір поз.2а, марки ДП-1 подає сигнал на вторинний прилад поз.2б, маркиЕСУ-2М, який за допомогою аналого-цифрового перетворювача поз.2г передає сигнал в Р.130. В той же час оброблений сигнал передається на перетворювач поз.1а, виконавчий пристрій поз.1б та регулюючий орган поз.1в і клапан закривається.
Наступний етап роботи це створення в автоклаві тиску до 0,2 МПа. З цією метою схемою ФСА передбачена установка датчика тиску Сапфір-22и поз.3а, вторинного приладу, автоматичного мосту КСМ-2 поз.3б, перетворювачів поз.3в та 3г, виконавчого пристрою поз.3д та повітряного клапану поз3е. У разі відхилення тиску від номінального Р.130 відпрацьовує сигнал розбіжності і подає його на регулюючий орган поз.3е, який зменшує або збільшує подачу стисненого повітря в автоклав.
На наступному етапі необхідно підняти температуру у автоклаві до 120°С. Для цього ФСА передбачено встановлення датчика температури, термометра опору поз.4а, марки ТСМ0515, вторинного приладу, автоматичного моста КСМ-2 поз. 4б, який контролює та реєструє дану температуру. Далі сигнал поступає на перетворювач поз.4в. У випадку відхилення температури від заданої Р.130 за рахунок перетворювача поз. 4г та виконавчого механізму поз.4д збільшує або зменшує подачу пари у парову рубашку. Після досягнення заданих технологічних режимів – тиску 0,2 МПа та температури середовища 120°С Р.130 підтримує цей режим на протязі необхідного часу.
Після цього Р.130 відпрацьовує команду на злив води за допомогою перетворювача поз.5а, виконавчого пристрою поз.5б та виконавчого механізму, електромагнітного клапану поз.5в.
При досягненні мінімального рівня, який фіксує датчик рівня поз.2б, Р.130 відпрацьовує сигнал на закриття клапану поз.5.в.
У випадку виникнення аварійних ситуацій схемою ФСА передбачена установка перемикачів HS-SA1, HS-SA2, HS-SA3, HS-SA4, які дозволяють переходити з автоматичного режиму роботи апаратів на ручне керування.
Контроль стану виконавчих механізмів та регулюючих органів на технологічному обладнанні здійснюється за рахунок установки сигнальної арматури HL1-HL6.
 |
 |
2. Порядок виконання.
1. Ознайомитись з умовними позначеннями мікропроцесорних перетворювачів.
2. Ознайомитись з умовними позначеннями інших засобів автоматизації.
3. Вибрати любий апарат технологічної схеми (переробки молока, м’яса).
4. Накреслити на аркуші формату А3 схему автоматизації з використанням МПК (див. папку “Додатки” )
Контрольні питання.
1.Що таке АСУПТ.
2.Призначення АСУТП.
3.Переваги використання МПСУТП.
4.Умовні позначення приладів на ФСА.
5. Умовні позначення трубопроводів на ФСА.
6.Що таке мікропроцесорний контролер, типи, призначення.
7.Призначення АЦП та ЦАП.
Література.
1. Автоматизация производственных процессов и АСУТП в пищевой промышленности /Под ред. Л.А. Широкова.-М.,1986.-311с.
2. Ладанюк А. П., Трегуб та ін. Автоматизація технологічних процесів і виробництв харчової промисловості.- Київ:”Аграрна освіта”, 2001. – 222 с.
3. Брусиловский Л. П., Вайнберг А. Я. Автоматизация технологических процессов в молочной промышленности.-М.,1978.-344с.
4. Клюев А. С., Глазов Б. В., Мингин М. Б., Клюев Ф. А. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля.-М.,1983.-376с.
Реферати :
Читати далі