|
Введение
Особенности и преимущества разрабатываемой автоматизированной системы управления технологическим процессом приготовления водо-спиртовой смеси:
1. возможность получения водно - спиртовой смеси в потоке заданной крепости без дополнительного емкостного оборудования.
2. охлаждение водно - спиртовой смеси в потоке до заданной температуры высоко эффективным пластинчатым разборным теплообменником.
3. все процессы управляются с одной панели управления.
4. насосное оборудование, снабжено частотными преобразователями
5. высокоточные массовые расходомеры
6. малый внутренний объём модуля (снижаются потери спирта)
7. статический миксер, обеспечивающий полное смешивание спирта и воды
8. стабильность свойств продукта на протяжении всего цикла работы
9. технологические компоненты ведущих мировых производителей.
1. Описание технологического процесса как объекта управления, в т. ч. воздухоотделителей (латерна), статического миксера, теплообменника.
1.1 Описание процесса, как объекта управления
Спирт и вода подаются центробежными насосами из емкостей хранения ЕН1 и ЕН2 на установку. Проходя через отделители воздуха, потоки жидкостей освобождаются от воздуха, негативно влияющего на работу установки и качество полученного продукта.
После соединения потоков спирта и воды, они проходят через статический миксер, где достигается полное перемешивание потоков.
На выходе из статического фильтра установлен поточный оптический спиртометр который измеряет крепость водо-спиртовой смеси. Сигналы с прибора поступают в систему управления, которая согласовывает работу регулирующих клапанов таким образом, чтобы обеспечить заданную крепость водо-спиртовой смеси.
Далее водо-спиртовая смесь охлаждается до заданной температуры (14°С) в пластинчатом разборном теплообменнике. Температура охлаждения регулируется автоматически, клапаном с пневмоэлектрическим приводом, изменяющим поток теплоносителя в соответствии с сигналом, поступающим с контроллера.
Готовая водо-спиртовая смесь подается в напорную емкость центробежным насосом, который управляется с общего контроллера модуля.
1.2. Описание основных аппаратов процесса, как объекта
управления
Объектом управления является технологический процесс смешение воды и спирта с последующим охлаждением водо-спиртовой смеси в теплообменнике до заданной температуры. В процессе смешение воды и спирта, охлаждением водо-спиртовой смеси она проходит ряд аппаратов таких как:
• ЕН1, ЕН2 - емкости хранения воды и спирта;
• КН1, КН2 – деаэрационные латерны;
• СМ – статический миксер;
• ТО – теплообменник.
Необходимо: В емкостях ЕН1, ЕН2 осуществлять контроль уровня воды и спирта, соответственно. В деаэрационных латернах КН1, КН2 осуществлять освобождение воды и спирта от воздуха и регулировать уровень, соответственно. В статическом миксере СМ осуществлять регулирование концентрации водо – спиртовой смеси. В теплообменнике ТО осуществлять регулирование температуры водо-спиртовой смеси.
Анализ контролируемых, регулируемых и сигнализируемых параметров технологического процесса. Определение числа точек ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов.
Анализ специфики технологического процесса и тех требований которые к нему предъявляются, позволил определить основные технологические параметры, а также их значимость в АСУ. К регулируемым параметрам можно отнести следующие:
1) уровень в деаэрационных латернах КН1, КН2;
2) соотношение расходов воды и спирта;
3) температура на выходе из теплообменника;
4) Работа насосов Н1, Н2, Н3.
Причина выбора именно этих параметров в качестве регулируемых -эти технологические параметры непосредственно влияют на качество продукта и безопасность протекания процесса.
Контролируемым параметром процесса является уровень в емкостях ЕН1, ЕН2
| Шифр Агрегата
|
Наименование параметра исследуемой среды
|
Размерность
|
Функции
|
Тип датчика
|
Диапазон измерений
|
| min
|
max
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
| LI
|
1a
|
уровень
|
м
|
измерение
|
|
0
|
10
|
| LI
|
2a
|
уровень
|
м
|
измерение
|
|
0
|
10
|
| Кл
|
1д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
| Кл
|
2д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
Контролируемым параметром процесса является запуск насосов Н1, Н2
| Шифр Агрегата
|
Наименование параметра исследуемой среды
|
Размерность
|
Функции
|
Тип датчика
|
Диапазон измерений
|
| min
|
max
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
| Кл
|
1д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
| Кл
|
2д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
| М1
|
Н1
|
производительность
|
м3
/ч
|
исп. мех.
|
|
0
|
10
|
| М2
|
Н2
|
производительность
|
м3
/ч
|
исп. мех.
|
|
0
|
10
|
Контролируемым параметром процесса является заполнение деаэрационных латерн КН1, КН2
| Шифр Агрегата
|
Наименование параметра исследуемой среды
|
Размерность
|
Функции
|
Тип датчика
|
Диапазон измерений
|
| min
|
max
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
| PI
|
3а
|
давление
|
МПа
|
измерение
|
|
0
|
0,03
|
| PI
|
4а
|
давление
|
МПа
|
измерение
|
|
0
|
0,03
|
| Кл
|
3д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
| Кл
|
4д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
Контролируемым параметром процесса является уровень в деаэрационных латернах КН1, КН2
| Шифр Агрегата
|
Наименование параметра исследуемой среды
|
Размерность
|
Функции
|
Тип датчика
|
Диапазон измерений
|
| min
|
max
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
| LI
|
5a
|
уровень
|
м
|
измерение
|
|
0
|
10
|
| LI
|
6a
|
уровень
|
м
|
измерение
|
|
0
|
10
|
| Кл
|
5д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
| Кл
|
6д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
Контролируемым параметром процесса является концентрация водо – спиртовой смеси в статическом миксере СМ
| Шифр Агрегата
|
Наименование параметра исследуемой среды
|
Размерность
|
Функции
|
Тип датчика
|
Диапазон измерений
|
| min
|
max
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
| QI
|
9a
|
концентрация
|
%
|
измерение
|
|
40
|
44
|
| Кл
|
9д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
50
|
Контролируемым параметром процесса является температура водо – спиртовой смеси в теплообменнике ТО
| Шифр Агрегата
|
Наименование параметра исследуемой среды
|
Размерность
|
Функции
|
Тип датчика
|
Диапазон измерений
|
| min
|
max
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
| ТI
|
12a
|
температура
|
0
С
|
измерение
|
|
14
|
16
|
| Кл
|
12д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
20
|
Контролируемым параметром процесса является запуск насоса Н3
| Шифр Агрегата
|
Наименование параметра исследуемой среды
|
Размерность
|
Функции
|
Тип датчика
|
Диапазон измерений
|
| min
|
max
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
| Кл
|
6д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
| Кл
|
9д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
50
|
| Кл
|
12д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
20
|
| М3
|
Н3
|
производительность
|
м3
/ч
|
исп. мех.
|
|
0
|
10
|
Контролируемым параметром процесса является давление за насосом Н3
| Шифр Агрегата
|
Наименование параметра исследуемой среды
|
Размерность
|
Функции
|
Тип датчика
|
Диапазон измерений
|
| min
|
max
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
| PI
|
11а
|
давление
|
МПа
|
измерение
|
|
0
|
0,03
|
| Кл
|
11д
|
сечение
|
м2
/ м2
|
Клапан
|
|
0
|
1
|
3. Определение числа точек ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов
Из выше представленного анализа контролируемых, регулируемых и сигнализируемых параметров технологического процесса приготовления водо – спиртовой смеси определяем число точек ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов:
- число точек ввода аналоговых сигналов 11
- число точек вывода аналоговых сигналов 12
- число точек ввода дискретных сигналов 7
|