Составить функциональную схему автоматизации работы метантенка

К установке принимаем датчик температуры, состоящий из первичного преобразователя и встроенного в головку датчика измерительного преобразователя, преобразующих измеряемую температуру до 180 оС в унифицированный выходной сигнал (УВС) постоянного тока 4-20 мА. Погрешность измерений для него составляет 0,25% от диапазона. Рисунок 7 – Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСПУ Метран 2702.2.2 Регулирование расходаВыбираем в качестве регистрирующего прибора по справочному пособию вихреаккустический преобразователь расхода Rosemount 8800С, его максимальный предел измерений для жидкости находится в диапазоне 0,4..27м3/ч, следовательно, необходимый верхний предел попадает в заданный диапазон. Погрешность измерений для жидкости составляет 0,65% от диапазона.Внешний вид расходомера представлен на рисунке 8.Вихревой расходомер может быть использован в условиях протекающих в трубопроводах агрессивных сред, обеспечивая требуемую регистрацию расхода потоков жидкостей: 15 м3/ч для воды, до 20 м3/ч для применяемых рабочих сред.Управление электродвигателем клапана осуществляется через магнитный пускатель, на который подаются управляющие импульсы с модуля дискретного вывода SM322. Исходя из особенностей управления электродвигательным исполнительным механизмом, в схеме задействовано два канала дискретного вывода.Управление может осуществляться как в автоматическом режиме, так и в ручном при помощи кнопочной станции, установленной по месту. Для реализации сигнализации крайних положений исполнительных механизмов их концевые выключатели подключаются к модулю дискретного ввода SM321. Прибор выдает унифицированный сигнал тока 4-20 мАРисунок 8 – Вихреакустический преобразователь расхода Rosemount 8800СКонтроль объемов поступающего в аппарат осадка и активного ила осуществляется по массе, прошедшей шнековый транспортер. Для измерений используется ультразвуковой расходомер для бесконтактного измерения рабочих сред АКРОН-02.АКРОН-02-3 предназначен для измерений на трубопроводах с деформированными потоками жидкости при измерении в двух плоскостях (двухлучевой); включает в себя два комплекта первичных преобразователей ПП-1 и блок электронный БЭ-6.Тип ультразвуковой. Диаметр трубопровода от 40 до 2000мм;Расходизмеряемой газообразной или жидкой среды от 8 м3/ч до 40000 м3/ч.2.2.3 Регулирование давленияИзмерение давления в аппарате производится при помощи преобразователя избыточного давления Метран 100-ДИ (рисунок 9), с которого унифицированный сигнал тока 4-20 мА поступает на вторичный показывающий прибор ТРМ101 и модуль аналогового ввода SM331.Рисунок 9 – Датчик давления Метран-100Предусмотрена сигнализация верхнего и нижнего значений давления воды (измерено датчиком давления РТ-9а) при помощи ламп HL2 и HL3 соответственно через модуль дискретного вывода SM322.2.2.4 Регулирование уровняУровень в метантенке измеряется при помощи погружного датчика уровня Метран-55 (рисунок 10), который состоит из чувствительного элемента, погружаемого непосредственно в измеряемую среду, и преобразователя, с которого унифицированный сигнал тока 4-20 мА поступает к модулю аналогового ввода SM331 и вторичному показывающему прибору ТРМ101.Датчиком для измерения уровня жидкости Метран-55 обеспечивается непрерывное преобразование гидростатического давления агрессивных сред в аппаратах в унифицированный токовый выходной сигнал.Рисунок 10 – Погружной уровнемер Метран-55Регулирование расхода производится регулирующим клапаном SAMSON 240 с электродвигательным исполнительным механизмом и датчиком угла поворота, который подключается к модулю аналогового ввода SM331.2.2.5 Регулирование параметров электродвигателейКонтроль режима работы перемешивающего устройства, а также центробежных насосов производится при помощи токовых преобразователей вибрации с виброэлементами.Токовые датчики вибрации 4-20 мА (с выходом по току) обеспечивают простоту и экономичность для задач вибрационного мониторинга и защиты критически важных механизмов и узлов агрегатов на промышленных объектах. КомпаниейНПП «ТИК» предлагается полная линейка датчиков с выходом 4-20 мА, в том числе том числе взрывозащищенные (искробезопасные) версии, которые совместимы с большинством систем регистрации и мониторинга SCADA.Датчики (рисунок 11) предназначаются для измерения среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости в системах противоаварийной защиты (ПАЗ).Рисунок 11 – Датчики преобразования виброскоростиИсполнения датчиков:DVA144.104 с выходным сигналом RS-485–триангулярный корпус, неразъемное подключение, крепление на 3 винта. Диапазон рабочих температур находится в пределах -40...+80 ºС (климатическое исполнение H, для 0Ex ia IIC T5...T6 Ga X). Средняя наработка датчиков на отказ, часов составляет не менее40 000 ч. Гарантийный срок эксплуатации равен 24 месяца при сроке службы 10 лет с межповерочным интервалом 2 года.Для реализации сигнализации состояния двигателя (включен/отключен) на ЭВМ слаботочный контакт магнитного пускателя подключается к входу модуля дискретного ввода SM321.2.2.6 Характеристика применяемого регулятораПринятый к установке программируемый логический контроллер SIMATICS7-300 (рисунок 12) в построенной схеме автоматизации используется для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Технические характеристики контролера SIMATICS7-300 с выбранным CPU 314С-2PtP приведены в таблице 3.Рисунок 12 – Универсальный контролер SIMATICS7-300Таблица 3 – Технические характеристики SIMATICS7-300НаименованиеЗначениеCPU314С-2PtPРабочая память96кБЗагружаемая память (MMC)64 кБ – 8 МБВремя выполнения операций, мкс:логических0,1с фиксированной точкой2,0с плавающей точкой3,0Кол-во флагов / таймеров / счетчиков2048/256/256Кол-во каналов ввода-вывода, - дискретных / аналоговых, не более1016/253Встроенные интерфейсыMPI + РТРКол-во активных коммуникационных соединений, не более12Кол-во встроенныхдискретных входов / выходов:24/16аналоговых входов / выходов:4 AI (I/U) +1 AI (Pt100)/2 AOВстроенные функции:скоростные счетчики, кГц4х60импульсные выходы, кГц4х2,5ПИД-регулированиеЕстьпозиционированиеПо 1 осиГабариты, мм120х125х130-ВЫВОДЫВ результате выполнения курсового проекта была разработанафункциональная схема автоматизации работы метантенка, описаны алгоритмы работы основных управляющих контуров в соответствии с особенностями рабочей среды, условий и периодичности процесса.В работе рассмотрена технологическая схема процесса, указаны основные параметры и способы автоматизации управления.Подобраны измерительные, регистрирующие и регулирующие приборы и исполнительные механизмы.В качестве контролера принято устройство SIMATICS7-300 с выбранным CPU 314С-2PtP. Графически составленная схема автоматизации представлена на Листе 1.БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКАндреевЕ. Б., КлючниковА. И. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа. Учебное пособие для вузов / Е. Б. Андреев, А. И. Ключников. – Москва: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2018. – 399 с. БеловМ. П. Технические средства автоматизации и управления. Учеб. пособие / М. П. Белов. – СПб: СЗТУ, 2016. – 184 с. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник. – М.: Издательство АСВ, 2016. – 704 с.ДолжиковВ. А. Технические измерения и приборы: учебное пособие к выполнению курсового проекта для студентов направления «Автоматика и управление» специальности 220301 Автоматизация технологических процессов и производств всех форм обучения / В. А. Должиков. – Красноярск:СибГТУ, 2008. – 52 с.Инженерная экология: Учебник для ВУЗов/ В.Г.Медведев и др. – М.: Гардарики,2008. – 687 с.Исакович Р. Я., Логинов В. И., Попадько В. Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов / Р. Я. Исакович, В. И. Логинов, В. Е. Попадько. – Москва: Недра, 1983. – 424 с. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологическихпроцессов, справочное пособие. – 2-е изд / А. С. Клюев. – Москва: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с. – Текст: непосредственный.Николаенко С.А., Цокур Д.С. Автоматизация систем управления: учеб. пособие / С. А. Николаенко, Д. С. Цокур. – Краснодар: Изд-во ООО «Крон», 2015. – 119 с. Токарев Л. Н. Системы автоматического регулирования. Учебное пособие / Л. Н. Токарев. – СПб.: Нотабене, 2001. – 188 с.Харазов В. Г. Аналоговые и цифровые регуляторы и исполнительные механизмы в системах автоматизации технологических процессов / В. Г. Харазов. – СПб.: Издательство СПбТГУ, 1992. – 241 с. Щукин О. С. Основы автоматического управления энергосистем. Учебное пособие / О. С. Щукин. – Нижневартовск: Издательство Нижневартовского университета, 2015. – 107 с.