Разработка функциональных схем контроля и регулирования технологических параметров в курсовых и дипломных проектах

Методические указания разработаны на кафедре Автоматизации и информационных технологий (АИТ) КГТУ. Табл. 2. Библиогр.: 14 назв.

Печатается по решению методической комиссии по циклу общепрофессиональных дисциплин Казанского государственного технологического университета.

Рецензент: Начальник отдела эталонов и эталонных средств измерений расхода газа ФГУП ВНИИР кандидат технических наук В.М. Красавин.

Казанский государственный технологический университет 2006 Содержание раздела по СУХТП в курсовом (дипломном) проекте.

Раздел по СУХТП в выполняемом курсовом или дипломном проекте состоит из двух частей: Графическая часть (листы формата А1); Текстовая часть (записка к проекту). · Графическая часть представляется листами формата А1. В верхней части листа (листов) изображается достаточно «жирными» линиями технологическая часть. В нижней части располагается автоматизированная система управления (АСУ) технологическим процессом (см. “ Типовые функциональные схемы контроля и регулирования технологических параметров ” , с.10-23)). · Текстовая часть (записка) должна быть представлена следующим содержанием: стр. 1. Заголовок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3. Оформление таблиц 1,2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4. Спецификация технических средств автоматизации . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 24 5. Описание функционирования схем контроля и регулирования технологических параметров Вашего процесса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 6. Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49 На стр. (50-55) для сведения приведено Приложение “Дополнительные технические средства автоматизации”. Пункты (1-6) должны обязательно присутствовать в записке к Вашему проекту.

Автоматизированная система управления (АСУ) производством (процессом)… (например: процессом производства этилена). Введение.

Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации.

Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием ЭВМ. При использовании электрических приборов, ЭВМ применяется во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывает большое количество информации; во-вторых может выполнять роль «советчика», при котором ЭВМ рекомендует оператору оптимальные знания режимных параметров процесса и, в третьих, сравнивая текущие знания с заданными, выдает корректирующий сигнал на регулятор или непосредственно на исполнительный механизм. Кроме того, работая в качестве управляющей системы по заданной программе, ЭВМ характеризуется гибкостью управления, т.е. появляется возможность перенастроить производство за короткое время на выпуск продукции другого качества, тем самым быстро среагировать на рынок. В общем, система управления организована в виде двухуровневой структуры: верхний уровень и нижний уровень.

Верхний уровень реализован на базе станций оператора-технолога и оператора-инженера.

Станции оснащены современными ПК. Верхний уровень обеспечивает ведение базы данных, визуализацию состояния технологического оборудования, обработку данных формирование и печать отчетных документов, ручное дистанционное управление технологическим оборудованием.

Нижний уровень системы обеспечивает реализацию следующих функций: - контроль технологических параметров; - первичная обработка и расчет параметров; - функционирование контуров регулирования; -контроль безопасности и аварийную защиту технологического оборудования.

Нижний уровень системы управления является дублирующим (локальным) при выходе ЭВМ из строя. Он реализован в виде двух подсистем: подсистема РСУ (распределенная система управления) – собирает информацию, вырабатывает регулирующие воздействия; подсистема ПАЗ (подсистема противоаварийной защиты) – контролирует нарушения входе технологического процесса, осуществляет защиту и блокировку аппаратов (вырабатывает защитные воздействия). Функции РСУ и ПАЗ выполняют программируемые контроллеры.

Контроллеры выполняют следующие функции: воспринимают аналоговые, дискретные электрические унифицированные сигналы; измеряют и нормируют принятые сигналы; выполняют программную обработку сигналов с первичных преобразователей и формируют аналоговые и дискретные управляющие сигналы; отображают информацию на экране; управляются при помощи стандартной клавиатуры. При выборе контроллера решающими факторами являются: · · · · · Данным условиям удовлетворяет контроллеры фирмы Moore Products Company , также контроллеры Allen Bradley SLC 5/04 корпорации Rockwell (семейство SLC 500 малых программируемых контроллеров), контроллеры YS 170 YOKOGAWA и контроллеры серии TREI - Multi . В данном проекте технические средства нижнего уровня построены на базе контроллеров фирмы Moore Products Company : подсистема РСУ на контроллере APACS+; подсистема ПАЗ на контроллере QUADLOG. 1) В контроллере APACS+ использованы новейшие технологические идеи, реализованные на платформе, эффективность которой многократно проверена на сотнях систем. Все это придает уверенность в быстром вводе системы в эксплуатацию и минимальном времени простоя.

Контроллеры APACS + могут управлять работой отдельных агрегатов (установок) (30-50 контуров регулирования); технологических участков (150 контуров регулирования); цехов с непрерывными и периодическими процессами.

Каждый модуль APACS + имеет встроенные средства углубленной самодиагностики, которые ускоряют и облегчают диагностику ошибок и помогают правильной работе схем резервирования. 2) Контроллер QUADLOG имеет также несколько модулей.

Стандартный аналоговый модуль (SAM) входит в семейство модулей ввода/вывода. Он предназначен для подключения аналоговых и дискретных сигналов.

Модуль SAM обеспечивает высокую пропускную способность для стандартных сигналов ввода/вывода (аналоговые входные сигналы (4-20) мА, аналоговые выходные сигналы (4-20) или (0-20) мА, а также дискретные входы и выходы). К модулю SAM можно подключить до 32 каналов.

Каждый канал может быть сконфигурирован для работы с аналоговым входом (4-20) мА, аналоговым выходом (4-20) мА или (0-20) мА, дискретным входом или дискретным выходом.

Стандартный дискретный модуль ( SDM ) имеет 32 канала ввода/вывода, каждый из к них может быть сконфигурирован как дискретный вход/выход, дискретный импульсный выход.

Модуль позволяет управлять работой электродвигателя, отсечного канала.

Усовершенствованный управляющий модуль (АСМ) позволяет решать логические задачи.

Модуль ввода сигналов напряжения ( VIM ) имеет 16 входных каналов для ввода сигнала напряжения или сигнала термопары (с последующей линеаризацией сигнала и компенсацией температуры холодного спая). Система ПАЗ QUDLOG обеспечивает: повышенные характеристики безопасности, отказоустойчивости и защиты выходов; высокий уровень готовности системы; отказоустойчивость, соответствующую уровню учетверенного резервирования, специализированные диагностические функции и уникальный механизм общей защиты; повышенный уровень надежности за счет усиленной защиты от промышленных воздействий и изолирования подсистем ввода/вывода; простое интегрирование с другими системами управления через открытые каналы связи.

Система QUDLOG полностью интегрирована с системой управления технологическими процессами APACS. Это позволяет использовать данные системы безопасности в стратегии управления технологическими процессом, а также использовать один операторский интерфейс и средства программирования, что устраняет необходимость дополнительных усилий при установке, конфигурировании, обслуживании и обучении персонала, а также при организации связи систем управления безопасностью и технологическими процессами. Выбор ЭВМ обусловлен: · · · Для решения задач, предусмотренных данной работой, используем ЭВМ на основе современного процессора Intel P enti um III c тактовой частотой 600 МГц. В качестве такой ЭВМ можно использовать, как надежно функционирующую офисную ЭВМ, так и ЭВМ в промышленном исполнении для функционирования в тяжелых условиях технологического цеха.

Возможно, использовать промышленные компьютеры такого производителя как IBM. Оформление таблиц 1 и 2. Первый этап – составление табл.1 – должен носить творческий характер. Нужно использовать все свои знания, чтобы принять правильное решение и уметь доказать, почему в каком-либо аппарате для получения высококачественного продукта, а также для обеспечения надежной, экономической работы нужно измерять или поддерживать на заданном значении определенные параметры. В сложных случаях следует проконсультироваться у руководителя по технологической части проекта.

Рассмотрим составление таблиц на конкретном примере.

Таблица 1.

Например, первым аппаратом по ходу процесса является колонна I , в котором существенными параметрами являются давление, уровень и температура.

Запишем названия этих параметров и в вертикальных столбцах соответственно им поставим знаки +. Далее по схеме находится емкость I , в которой основными параметрами являются уровень и величина pH . Поскольку столбец для уровня уже имеется, дополним таблицу столбцом для pH и поставим знак +. Для реактора главными параметрами являются температура и расход.

Добавим столбец с названием «расход», поставим знак +, в соответствующих столбцах. Так продолжаем до тех пор, пока в таблицу не будут внесены данные по последнему аппарату на схеме. В результате получим полный перечень параметров разрабатываемой схемы с распределением их по каждому аппарату. При заполнении табл.2 (второй этап) нужно внимательно проанализировать требования технологии и условия эксплуатации, поскольку на основе этой таблицы должна быть составлена наиболее рациональная схема автоматизации. Нужно стремиться к тому, чтобы составленная схема отражала вопросы техники безопасности, чтобы в ней были предусмотрены решения по сигнализации, защите, автоматической блокировке, автоматическому пожаротушению и другие.

Схема 34. Контроль количества газа, подаваемого по трубопроводу. (счетчик газа СТ - 16-1000). Схема 33. Контроль количества водного раствора, подаваемого по трубопроводу. (Вихреакустический преобразователь «Метран 300 ПР.», вторичный прибор «Метран 310 Р»). Схема 19. Регулирование расхода жидкости (ротаметр). (ротаметр РПФ-16, ПЭ-55М, А 100-Н, регулирующий клапан). Схема 3. Регулирование расхода этилена. (диафрагма, Сапфир-22М-ДД-Ех, А 542-068, регулирующий клапан) Схема 22. Регулирование расхода сыпучего материала. (РЛ-600, А 100-Н, преобра-зователь ЭП 1324,ПСП-1). Схема 32. Регулирование соотношения расходов компонент (топливо, воздух) на входе в топку с коррекцией расхода воздуха по температуре продуктов сгорания. (ДК 25-100, Сапфир-22М-ДД-Ех, ТХАУ, А 100-Н, регулирующий клапан).

Схема 24. Контроль уровня сыпучего материала, жидкости, эмульсии; сигнализация (АРЕХ, А 100-Н). Схема 5. Контроль и регулирование уровня этилена. (Сапфир-22М-ДГ-Ех, А 542-068, регулирующий клапан). Схема 26. Регулирование уровня жидкости в емкости. (УБП-Г, Сапфир-22 ППЭ» регулирующий клапан). Схема 25. Позиционное регулирование уровня жидкости; сигнализация. (АРЕХ, А 100-Н, МПЕ-122, КДП-4).

Схема 30. Контроль плотности агрессивной среды. (ППК-3, НП-02, А 542-068). Схема 8. Контроль качества изобутилена. (хромотограф газовый «Микрохром 1121-3», выход (4-20)мА). Схема 29. Регулирование pH среды. ( pH метр, А 100-Н, регулирующий клапан). Схема 28. Регулирование величины относительной влажности воздуха в помещении. (ИПТВ-056, А100-Н, регулирующий клапан на трубопроводе пара) Схема 27. Контроль объемной доли компонента бинарной газовой смеси ( и т.д.); сигнализация; аварийная вентиляция. (ДТ-2122, (0-5)мА, А 100-Н, МПЕ-122).

Схема 31. Программное управление периодическим (циклическим процессом). (регулирующие клапана-3 шт., МПЕ-122). Схема 21. Включение электродвигателя. (КУ-121-1, МПЕ-122). Схема 23. Контроль числа оборотов электродвигателя мешалки. (ТП-2, Сапфир – 22 ППЭ, А100-Н).

Описание функционирования схем контроля и регулирования технологических параметров процесса … Схема 1. Контроль расхода этилена до перегревателя «П». Текущее значение расхода газообразного этилена воспринимается диафрагмой камерной «ДК 25-100», (поз.1-1), интеллектуальным датчиком разности давлений «Сапфир-22М-ДД-Ех», (поз. 1-2), и вторичным прибором «А 542-068», (поз 1-3). Ожидаемое значение расхода 5т/ч. Общая погрешность канала измерения определяется как среднеквадратичное значение погрешностей диафрагмы ( k = 2.0), преобразователя разности давлений «Сапфир-22М–ДД-Ех» ( k = 0.5) и вторичного прибора «А 542-068» ( k = 0.5), т.е. = Сигнал (4-20) mA поступает на контролер РСУ, где высвечивается значение расхода и на ЭВМ, где регистрируется в виде графика. Схема 2. Контроль температуры этилена на выходе из перенагревателя «П». Текущее значение температуры этилена на выходе из перенагревателя воспринимается термоэлектрическим преобразователем «ТКХ–0279» ( k = 0.5) (поз.2-1) и передается на вторичный прибор «КСП-4» ( k = 0.5) (поз. 2-2). Общая погрешность канала измерения составляет = Схема 3. Контроль и регулирование расхода этилена после перенагревателя «П». Текущее значение расхода этилена воспринимается диафрагмой камерной «ДК 25-100» ( k = 2.0), интеллектуальным преобразователем разности давлений «Сапфир-22М-ДД-Ех» ( k = 0.5) (поз. 3-2) с токовым выходом (4-20) мА и вторичным прибором «А 542-068» ( k = 0.5) (поз. 3-3). Таким образом, общая погрешность канала измерения составляет: = Сигнал (4-20)мА с преобразователя (3-2) поступает на контроллер APACS +, где высвечивается текущее значение расхода. При наличии сигнала рассогласования расходов контроллер вырабатывает соответствующее регулирующее воздействие в диапазоне сигнала (4-20) мА, которое подается на регулирующий клапан (3-4) модели FISHER - ES , находящийся на трубопроводе подачи этилена. Так функционирует дублирующий контур.

Одновременно сигнал с (3-2) поступает по адресу B 3 на ввод в ЭВМ, где он регистрируется в виде графиков. ЭВМ вырабатывает корректирующий сигнал и регулирующее воздействие, которое с выхода В 03 в виде (4-20) мА по адресу 4 поступает на регулирующий клапан (3-4). В результате функционирования контуров регулирования значение расхода этилена будет стабилизировано на уровне 2,3 т/ч. Схема 4. Контроль давления этилена в сепараторе С. Текущее значение давления воспринимается преобразователем избыточного давления «Сапфир-22М–ДИ-Ех» ( k = 0.5) (поз.4-1), выходной сигнал которого в виде (4-20) мА поступает на вторичный прибор «А 542-068» ( k = 0.5) (поз. 4-2). Ожидаемое значение давления 0,2 МПа. Общая погрешность канала измерения составляет: = Сигнал (4-20) mA поступает на контролер РСУ, где высвечивается значение давления, и на ЭВМ, где регистрируется в виде графика. Схема 5. Контроль и регулирование уровня этилена в сепараторе С. Текущее значение уровня этилена воспринимается измерительным преобразователем гидростатического давления «Сапфир-22М-ДГ-Ех» ( k = 0.5) (поз. 5-1), выходной сигнал (4-20) мА преобразователя поступает на вход вторичного прибора «А 542-068» ( k = 0.5) (поз. 5-2). Таким образом, общая погрешность канала измерения уровня составляет: = Сигнал (4-20) мА с преобразователя (5-1) поступает на контроллер APACS +, где высвечивается текущее значение уровня. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает соответствующее регулирующее воздействие в диапазоне выходного сигнала (4-20) мА, которое поступает на регулирующий клапан (5-3), находящийся на трубопроводе подачи этилена. Так функционирует дублирующий контур регулирования. В результате значение уровня этилена будет 600 мм.

Одновременно сигнал с (5-1) поступает по адресу В 5 на вход в ЭВМ, где значение уровня регистрируется в виде графиков. ЭВМ также вырабатывает регулирующее воздействие, которое с выхода В 05 в виде (4-20) мА по адресу 7 идет на регулирующий клапан (5-3). Схема 6 . Регулирование давления этилена в хранилище «Хр». Давление этилена в «Хр» следует стабилизировать на уровне 66 мм.рт.ст.

Преобразователь избыточного давления «Сапфир-22М-ДИ-Ех» ( k = 0.5) (поз. 6-1) воспринимает текущее значение давления в «Хр». Выходной сигнал преобразователя (4-20) мА поступает на вторичный прибор «А 542-068» ( k = 0.5) (поз. 6-2), где фиксируется и регистрируется. Общая погрешность канала измерения давления составляет: = Сигнал (4-20) мА с преобразователя (6-1) поступает на контроллер APACS +, где высвечивается текущее значение давления этилена. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает по заложенной в нем программе соответствующее регулирующее воздействие в диапазоне выходного сигнала (4-20) мА, которое воздействует на регулирующий клапан (6-3). Одновременно сигнал с (6-1) по адресу В 6 поступает в ЭВМ, где текущее значение давления регистрируется в виде графиков. ЭВМ также при наличии рассогласования вырабатывает регулирующее воздействие, которое в виде сигнала (4-20) мА с выхода В 06 по адресу 9 воздействует на регулирующий клапан (6-3). В результате давление этилена будет 66 мм.рт.ст. Схема 7. Регулирование температуры нижней зоны реактора «Р-1». Регулирование осуществляется подачей обратной воды в теплообменник Т1. Текущее значение температуры в реакторе измеряется термометром сопротивления (7-1), сигнал с которого поступает на контроллер APACS +, где высвечивается текущее значение. При наличии рассогласования значений температуры APACS + вырабатывает регулирующее воздействие, которое, в виде (4-20) мА поступает на исполнительное устройство (7-2), расположенное на линии обратной промышленной воды после теплообменника Т1. В результате температура нижней зоны реактора будет поддерживаться на уровне 85 0 С. Одновременно сигнал (4-20) мА поступает на вход В 7 ЭВМ, где он регистрируется в виде графиков. ЭВМ вырабатывает также корректирующий сигнал. Схема 8 . Контроль качества изобутилена ректификата.

Состав изобутилена анализируется хромотографом «Микрохром 1121-3». Выходной сигнал (4-20) мА поступает на контроллер APACS +, где высвечивается текущее значение. Далее сигнал (4-20) мА поступает на вход В 8 ЭВМ, где он регистрируется в виде графиков. Схема 9 . Регулирование температурной депрессии (т.е. разности температур) входящего в аппарат и выходящего из него продукта.

Заданной депрессии (400 0 С – 300 0 С) = 100 0 С добиваемся изменением подачи теплоагента.

Значения температуры входящего в аппарат и выходящего из него продукта преобразуются датчиками (9-1) и (9-2) в сигнал (4-20) мА. Контроллер APACS + высвечивает их значения и определяет их разницу. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает регулирующее воздействие, которое в виде (4-20) мА подается на исполнительное устройство (9-3), расположенное на линии подачи теплоагента. В результате депрессия температуры будет поддерживаться 100 0 С. Одновременно ЭВМ также вырабатывает регулирующее воздействие, которое в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан (9-3). Схема 10 . Двухпозиционное регулирование температуры смеси в реакторе Р-2. Регулирование осуществляется включением и выключением ТЭНа.

Датчик (10-1) преобразует текущую температуру смеси в сигнал (4-20) мА. Температура показывается и регистрируется вторичным прибором (10-2). Общая погрешность канала измерения составляет: = Если температура смеси выходит за установленные пределы (100-200) 0 С, то загораются соответствующие лампы сигнализации.

Сигнал о текущей температуре поступает на контроллер APACS +, где значение температуры высвечивается. Если температура вышла за установленные пределы, то контроллер вырабатывает дискретное регулирующее воздействие на включение или выключение магнитного пускателя (10-3), который, в свою очередь, включает или выключает ТЭН. В результате температура смеси будет поддерживаться в заданном диапазоне.

Параллельно с локальным контуром работает аналогично и контур регулирования от ЭВМ. Схема 11. Защитное воздействие при превышении температуры в смесителе выше допустимой (300 0 С). При превышении температуры смеси значения 300 0 С для предотвращения аварийной ситуации необходимо закрыть клапан (11-3) для прекращения подачи компонента А в смеситель и одновременно открыть клапан (11-4) для слива смеси в аварийный чан.

Датчик температуры (11-1) воспринимает текущую температуру смеси.

Токовый сигнал (4-20) мА воспринимается и регистрируется вторичным прибором (11-2). Погрешность канала измерения составляет: = При превышении температуры смеси свыше 300 0 С на щите оператора загорается сигнальная лампочка.

Токовый сигнал (4-20) мА также воспринимается контроллером QUADLOG . При превышении температуры контроллер вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА, которое по 19 адресу закрывает, а по адресу 20 открывает соответствующие клапана.

Аналогично работает и контур ЭВМ. Схема 12. Многоканальный контроль температуры.

Датчики (12-1), (12-2) измеряют температуры и результаты измерений в виде сигналов (4-20) мА передают значения температур на вторичный прибор (12-3). Погрешность канала измерения составляет: = Кроме того, эти значения передаются на контроллер APACS +, где высвечиваются. Далее эти значения по адресу В 12 поступают на вход ЭВМ, где могут быть распечатаны и использованы по назначению. Схема 13. Защитное воздействие при превышении давления газа в аппарате. При превышении давления газа в аппарате Р3 величины 10 МПа происходит сброс газа через клапан (13-4). Датчик избыточного давления (13-1) воспринимает значение давления и передает его в виде токового сигнала (4-20) мА на вторичный прибор (13-2). Здесь значение давления измеряется, регистрируется (при превышении загорается сигнальная лампа HL 4). Погрешность канала измерения давления составляет: = Затем токовый сигнал (4-20) мА передается на контроллер ПАЗа. Если в результате сравнения будет иметь место превышение давления, то контроллер вырабатывает дискретный сигнал на включение магнитного пускателя (13-3), который в свою очередь, откроет электромагнитный клапан (13-4) и происходит частичный сброс газа в атмосферу.

Контур защитного воздействия от ЭВМ работает аналогично. Схема 14. Контроль гидростатического давления жидкости в аппарате С1. Датчик гидростатического давления (14-1) передает токовый сигнал (4-20) мА на вторичный прибор (14-2), где разность давлений регистрируется и сигнализируется.

Погрешность канала измерения составляет: = Далее сигнал (4-20) мА идет на контроллер РСУ и на вход ЭВМ для его печати и дальнейшего использования в расчетах. Схема 15. Контроль разности давлений компонентов в подводящих трубопроводах к емкости С2. Разность давлений 3 МПа воспринимается датчиком разности давлений (15-1). Погрешность канала измерения составляет 0,25%. Токовый сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение разности давлений. Далее сигнал (4-20) мА поступает на вход ЭВМ. Схема 16. Контроль величины разрежения в аппарате А1. Датчик разрежения (16-1) воспринимает величину разрежения.

Погрешность канала измерения составляет 0,25%. Токовый сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение давления.

Токовый сигнал так же поступает на вход ЭВМ, где величина разрежения регистрируется в виде графика. Схема 17. Регулирование температуры целевого продукта в теплообменнике.

Температура целевого продукта поддерживается на уровне 373 К изменением подачи хладагента.

Текущая температура целевого продукта воспринимается датчиком (17-1). Токовый сигнал (4-20) мА поступает на вторичный прибор (17-2), где регистрируется.

Погрешность канала измерения составляет: = Далее сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение температуры целевого продукта. При наличии рассогласования регулирующее воздействие с контроллера в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан (17-3). В результате подачи хладагента будет изменяться и желаемая температура целевого продукта будет 373 К. контур от ЭВМ работает аналогично. Схема 18. Контроль расхода жидкости и сигнализация при охлаждении установки.

Расходомер (18-1) показывает измеренное значение расхода. Далее токовый выход (4-20) мА поступает на вторичный прибор (18-2), где значение расхода фиксируется, регистрируется, а также сигнализируется установленная ранее величина расхода.

Погрешность канала измерения составляет: = Токовый сигнал поступает на контроллер РСУ, где величина расхода высвечивается, а также на вход ЭВМ, где расход регистрируется в виде графика. Схема 19. Регулирование расхода жидкости (с использованием ротаметра). Ротаметр (19-1) измеряет текущее значение расхода.

Унифицированный пневматический выходной сигнал его преобразуется в унифицированный токовый (0-5) мА преобразователем (19-2). Вторичный прибор (19-3) фиксирует и регистрирует величину расхода.

Погрешность канала измерения равна: = Токовый сигнал с прибора (19-3) поступает на контроллер РСУ, где высвечивается значение измеренного расхода. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает регулирующее воздействие, которое в виде (4-20) мА поступает на клапан (19-4). Таким образом, поддерживается заданная величина расхода.

Контур от ЭВМ работает аналогично. Схема 20. Контроль расхода жидкости (газа, эмульсии, суспензии, нефти, взвеси, мазута, гудрона и т.д.). Токовый сигнал (4-20) мА с выхода расходомера (20-1) подается на вторичный прибор (20-2), где фиксируется и регистрируется значение расхода.

Погрешность канала измерения составляет: = Контроллер РСУ высвечивает значение расхода. ЭВМ также фиксирует значение измеренного расхода в виде графика. Схема 21. Включение электродвигателя. При нажатии пусковой кнопки (21-1) срабатывает магнитный пускатель (21-2), который в свою очередь включает электродвигатель М2. Схема 22. Регулирование расхода сыпучего материала.

Расход сыпучего материала поддерживается на уровне 250 кг/ч изменением числа оборотов шнека.

Датчик ленточного расходомера (22-1) воспринимает вес ленты транспортера с сыпучим материалом на ней.

Выходной сигнал расходомера ленточного (0-5) мА поступает на вторичный прибор (22-2), где фиксируется и регистрируется текущее значение расхода.

Погрешность канала измерения составляет: = Токовый сигнал (4-20) мА поступает в контроллер РСУ, где высвечивается текущее значение расхода. При наличии рассогласования расходов контроллер вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА, которое после преобразования в (22-3) в (0,02-0,1) МПа воздействует на исполнительный механизм (22-4). В результате вариатор изменяет число оборотов шнека.

Достигается заданное значение расхода.

Контур от ЭВМ работает аналогично. Схема 23. Контроль числа оборотов электродвигателя мешалки.

Тахометр (23-1) фиксирует число оборотов, пневматический выходной сигнал (0,02-0,1) Мпа преобразователем (23-2) преобразуется в (4-20) мА. вторичный прибор (23-3) фиксирует, регистрирует и сигнализирует величину числа оборотов.

Погрешность канала измерения составляет: = Затем сигнал(4-20) мА поступает в контроллер РСУ и в ЭВМ. Схема 24. Контроль уровня сыпучего материала, жидкости, эмульсии.

Радарный измеритель уровня « APEX » (24-1) измеряет уровень сыпучего материала в емкости.

Выходной сигнал (4-20) мА фиксируется, регистрируется, сигнализируется вторичным прибором (24-2). Погрешность канала измерения составляет: = Токовый сигнал (4-20) мА с прибора (24-2) поступает на контроллер РСУ, где высвечивается текущее значение уровня, а также на вход ЭВМ, где значение уровня регистрируется в виде графика. Схема 25. Позиционное регулирование уровня жидкости в емкости Е1, сигнализация.

Уровень жидкости в емкости будет всегда в интервале (1-2) м за счет включения и выключения электромагнитного клапана (25-4) на линии подачи жидкости.

Уровнемер APEX (25-1) подает сигнал (4-20) мА о текущем значении уровня на вторичный прибор (25-2), где уровень фиксируется, регистрируется, сигнализируется отклонение уровня от крайний значения 1м и 2м.

Погрешность канала измерения составляет: = Так же сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается измеренное значение уровня. Если величина уровня выходит за установленные границы, то контроллер выдает дискретный сигнал. В результате магнитный пускатель (25-3) срабатывает и включает (выключает) электромагнитный клапан (25-4) на линии подачи жидкости.

Контур от ЭВМ работает аналогично. Схема 26. Регулирование уровня жидкости в емкости Е2. Уровень жидкости регулируется сливом.

Уровнемер буйковый (26-1) измеряет текущее значение уровня.

Заданное значение 3 м.

Пневмосигнал с (26-1) преобразуется в токовый (4-20) мА. Погрешность канала измерения составляет: = Контроллер РСУ высвечивает значение уровня. При наличии сигнала рассогласования контроллер вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА, которое изменяет положение затвора клапана (26-3). Таким образом, поддерживается величина уровня 3 м. ЭВМ воспринимает текущее значение уровня, регистрирует его в виде графика и выдает регулирующее воздействие. Схема 27. Контроль объемной доли компонента бинарной газовой смеси (СО), сигнализация, включение аварийной вентиляции. При превышении в атмосфере цеха концентрации СО величины ПДК – 0,5% включается аварийная вентиляция.

Газоанализатор (27-1) воспринимает текущее значение концентрации СО в атмосфере цеха.

Вторичный прибор (27-2) фиксирует, регистрирует значение концентрации и сигнализирует его превышение.

Погрешность канала измерения составляет: = С прибора (27-2) сигнал (4-20) мА поступает на контроллер ПАЗ. При значении концентрации СО выше ПДК контроллер вырабатывает дискретный сигнал.

Включается магнитный пускатель (27-3), который в свою очередь, включает электродвигатель М4 вентилятора.

Контур от ЭВМ работает аналогично. Схема 28. Регулирование относительной влажности воздуха в помещении цеха.

Заданное значение относительной влажности 60% воздуха в помещении достигается изменением подачи пара в атмосферу цеха.

Измерительный преобразователь относительной влажности (28-1) преобразует значение измеренной величины в сигнал (4-20) мА, который фиксируется, регистрируется и сигнализируется прибором (28-2). Погрешность канала измерения составляет: = Токовый сигнал поступает на контроллер РСУ, где высвечивается. При наличии рассогласования контроллер вырабатывает регулирующее воздействие в виде (4-20) мА, которое перемещает затвор клапана (28-3), стабилизируя подачей пара влажность в помещении 60%. Контур от ЭВМ работает аналогично. Схема 29. Регулирование pH среды.

Достижение pH =7 осуществляется изменением подачи раствора щёлочи.

Датчик р H -метра (29-1) фиксирует текущее значение кислотности, которое показывается и регистрируется вторичным прибором (29-3). Погрешность канала измерения составляет: = Токовый сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается текущее значение pH . При наличии рассогласования контроллер РСУ вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА, которое, воздействуя на клапан (29-4), перемещает затвор. В результате pH среды стабилизируется на уровне 7. Контур от ЭВМ работает аналогично. Схема 30. Контроль плотности жидкой среды.

Плотномер (30-1), установленный по месту, фиксирует значение плотности среды.

Нормирующий преобразователь (30-2) преобразует входной сигнал (0-10) мВ в (4-20) мА. Этот токовый сигнал фиксируется, регистрируется прибором (30-3). Погрешность канала измерения составляет: = Токовый сигнал (4-20) мА поступает на контроллер РСУ, где высвечивается. Также этот сигнал по адресу В 30 поступает в ЭВМ, где он регистрируется в виде графиков . Схема 31. Программное управление периодическим (циклическим) процессом.

Программное управление осуществляется своевременным включением и выключением исполнительных устройств (клапанов и электродвигателя). Необходимо осуществить управление четырьмя операциями: влив компонента А (клапан (31-1)); влив компонента Б (клапан (31-2)); перемешивание (электродвигатель М5); слив (клапан (31-4)). Контроллер APACS + может управлять функционированием как непрерывных, так и периодических процессов.

Контроллер по программе включает таймер на время начала каждой операции и на её продолжительность. В результате последовательно на определенные интервалы времени включаются и выключаются клапана (31-1), (31-2), (31-4) от токовых сигналов (4-20) мА. Двигатель М5 включается магнитным пускателем (31-3) от дискретного сигнала.

Процесс управляется аналогично и от ЭВМ. ЭВМ регистрирует циклограмму периодического процесса в виде графика.

Студент при описании данной схемы должен привести в записке циклограмму. Схема 32. Регулирование соотношения расходов компонент (топливо, воздух) на входе в топку с коррекцией расхода воздуха по температуре продуктов сгорания.

Необходимо обеспечить температуру продуктов сгорания 800 0 С. Эту температуру можно обеспечить, поддерживая определенное соотношение расходов топлива и воздуха на входе в данный газогенератор. Но топливо может оказаться не той калорийности, что указана в документе и Т = 800 0 С не будет достигнута.

Поэтому регулирование осуществляется по факту, т.е. по фактической температуре продуктов сгорания. С этой целью вводится корректирующий контур по температуре (датчик температуры (32-5), вторичный прибор (32-6)). Погрешность измерения температуры корректирующим контуром составляет: = Если температура не достигает 800 0 С, то контроллер РСУ вырабатывает регулирующее воздействие (4-20) мА на клапан (32-7) установленный на линии подачи воздуха. В результате величина заданного соотношения расходов изменяется за счет изменения расхода воздуха и температура продуктов сгорания достигает нужного значения 800 0 С. Контроллер РСУ высвечивает значения температуры продуктов сгорания и соответствующее ей соотношение расходов.

Контур ЭВМ работает аналогично.

Изменение температуры продуктов сгорания и соотношения расходов ЭВМ регистрирует в виде графиков. Схема 33. Контроль количества водного раствора, подаваемого по трубопроводу.

Преобразователь расхода (33-1), установленный на трубопроводе, имеет токовый выход (4-20) мА. Этот сигнал поступает на счетчик (33-2), кторый фиксирует количество вещества.

Погрешность канала измерения количества водного раствора составляет: = Контроллер РСУ высвечивает величину количества раствора. ЭВМ регистрирует количество в виде графиков. Схема 34. Контроль количества газа, подаваемого по трубопроводу. На трубопроводе подачи газа установлен счетчик газа (34-1), который фиксирует количество газа. Схема 35. Контроль температуры газа в сборнике С б1 . Манометрический термометр (35-1) передает измеренную величину Т на преобразователь (35-2), токовый сигнал (4-20) m А с которого поступает на вторичный прибор (35-3), где температура в С б1 показывается и регистрируется.

Погрешность канала измерения составляет: = Температура в С б1 в токовом виде (4-20) m А поступает на контроллер РСУ, где ее величина высвечивается, а так же на вход ЭВМ, где температура регистрируется в виде графика.

Литература. 1. 2. 3. 4. 5. 6. - 847 с. 7. студентов высших учебных заведений. – М.: Химия., Агропромиздат., 1988, - 183 с. 8. 9. 10. 11. APACS. Advanset Control Module. “ Moore ” product information, 1996. 12. APACS. I/O Module. “ Moore ” product information, 1996. 13. APACS. Standart Analog Module. “ Moore ” product information, 1996. 14. Приложение ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ Спецификация технических средств автоматизации (ТСА)