Автоматизация процесса эпюрации и ректификации этилового спирта на ОАО “Биокимё”

Содержание

Введение

Описание технологического процесса

Краткое описание процесса производства спирта

Описание технологического процесса на БРУ

Описание функциональной схемы

Спецификация на средства автоматизации............. 

Моделирование технологического процесса

Введение

Краткое описание процесса

Математическое описание процесса ректификации

Алгоритм расчёта статики

Описание архитектуры системы управления

Объект автоматизации

Технический аспект

Программный аспект

Выполняемые функции

Состав комплекса

Расчет САР       

Технико-экономический расчет

Безопасность жизнедеятельности

Заключение

Литература

Введение

Этиловый спирт является одним из важных продуктов и видов сырья для многих производств. Мы не будем углубляться в обсуждение его значимости в жизнедеятельности страны. Заметим только, что спирт имеет, кроме основного, и разнообразные другие применения в таких отраслях, как парфюмерия, медицина, фармацевтика и т.д.

Так как в промышленности абсолютизированный 100% практически не встречается, речь в будет идти о бинарной смеси этилового спирта и воды (в дальнейшем просто спирт), концентрация этилового спирта в которой в зависимости от сорта составляет 96,2…96,6% (температура кипения –78,15°С).

В таком спирте, кроме воды, содержатся в малых дозах различные примеси (альдегиды, эфиры, высшие спирты и другие химические соединения), которые формируют у спирта свойственный ему вкус и аромат в зависимости от вида переработанного сырья.

Самыми значительными этапами в производстве пищевого спирта являются процессы перегонки бражки и ректификации. Выработка спирта производится на брагоректификационной установке (БРУ) из бражек крахмалосодержащего и сахаросодержащего сырья. При ректификации спирта основная задача — получение смеси с концентрацией в ней этилового спирта не менее 96% при минимальном содержании посторонних примесей.

Технологический процесс брагоректификации, это заключительная и наиболее ответственная стадия получения конечного продукта - спирта. Качество получения спирта во многом зависит от точности поддержания технологических режимов работы брагоректификационной установки. В традиционных системах мониторинг параметров технологического процесса и управления им возлагается на дежурного оператора, который обеспечивает отслеживание текущих параметров и поддержание их в рамках заданного технологического регламента.

Производство спирта процесс непрерывный и круглосуточный, оператору необходимо постоянно в течение всей своей смены отслеживать показания контрольных приборов по измерению температуры и давления, управлять соответствующими вентилями для поддержания производственного процесса в заданных технологических нормах. Здесь мы как раз и сталкиваемся с человеческим фактором на производстве. Учитывая то, что измерительные и исполнительные устройства распределены по всему цеху брагоректификации, оператору в течение всей смены приходится постоянно двигаться по цеховой территории.

Характер работы вызывает физическую усталость, уменьшение внимания и провоцирует оператора на достаточно "прохладное" отношение к своим рабочим обязанностям (особенно в ночные смены, когда слабеет контроль со стороны администрации завода), а это непосредственно отражается на качестве выпускаемого продукта. Административные методы контроля не приносят, как правило, положительного результата, изобретательность рабочего персонала позволяет достаточно просто обходить административные "рогатки" в виде регистрационных журналов, плановых и внеплановых проверок и т.п.

Единственным выходом из создавшегося положения - автоматический мониторинг параметров технологического процесса с ведением соответствующих журналов параметров, объективность которых не зависит от человеческого фактора. Естественным продолжением автоматического мониторинга является использование полученных данных для введения контуров автоматического управления и регулирования технологического процесса.

Описание функциональной схемы

Функциональная схема является основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации.

При разработке функциональных схем необходимо решить следующее:

- получение информации о состоянии технологического процесса и оборудования,

- непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им,

- стабилизация технологических параметров процесса,

- контроль и регистрация технологических параметров процесса и состояния технологического оборудования.

При стабильном потоке питания колонн колеблется величина содержания спирта за счёт нестабильности таких параметров, как качество зерна, работа бродильного отделения и др. Была разработана схема оптимального управления колоннами в зависимости от процентного содержания на входе в бражную колонну. В случае повышения содержания спирта в питании одновременно открываются клапаны для отбора дистиллята и потока флегмы. Таким образом поддерживается R=const. Это приводит к увеличению количества паров (G=P+Ф) за счёт того, что F=const, а Ф увеличится. В этом случае происходит управление температурой с помощью клапана для подачи пара (прикрываем) и с помощью клапана для подачи охлаждающей воды при конденсации паров (открываем). При понижении содержания спирта в питании соответствующие клапаны начинают работать в обратном направлении.

Контроль и управление всех технологических параметров осуществляется через контроллер. При обозначении в таблице функциональной схемы некоторые управляемые параметры соединены линией ниже. Так обозначены параметры, которые подлежат управлению. Точки на линии указывают на параметры, за счёт изменения которых будет происходить это управление. Для этого в память ЭВМ записана спец. программа. Программа непрерывно рассчитывает оптимальные параметры на основе созданных моделей и вырабатывает управляющие воздействия для реальных условий, тем самым поддерживая заданный режим работы согласно технологическому регламенту. Это гарантирует качество выпускаемого продукта.

Разработанная система автоматизации процесса получения этилового спирта на АО «Биокимё» базируется на первичных преобразователях типа «Метран» с унифицированными выходными сигналами и контроллере фирмы «Siemens» типа SIMATIC S7400. Значения измеренных параметров регистрируются на операторских интерфейсах и главном компьютере архива процесса.

В процессе разработки функциональной схемы построены следующие контуры автоматического контроля и регулирования:

1. Регулирование расхода потока зрелой бражки осуществляется с помощью интеллектуального преобразователя расхода (поз. 1-1) и регулирующим позиционером с клапаном (поз.1-4). Значения расхода регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления (поз.12, 1-3).

2. Контроль температуры зрелой бражки (до 30оС) осуществляется термопреобразователем сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (поз. 2-1). Значение температуры регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

3. Регулирование уровня барды в кубе бражной колонны осуществляется с помощью радарного уровнемера с унифицированным выходным сигналом (поз. 3-1) и регулирующим позиционером с клапаном (поз.3-2). Значение уровня регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

4. Контроль уровня в сборнике барды производится с помощью радарного уровнемера. Значение уровня регистрируется и сигнализируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

5. Управление расходами потока флегмы и потока дистиллята в бражной колонне осуществляется с помощью автоматическим проточным анализатором (поз. 5-1) и регулирующих позиционеров с клапанами (поз.52, 5-3) для стабилизации содержания спирта в питании. Значения содержания спирта в % регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления (поз.12, 1-3).

6. Управление температурой в бражной колонне осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления (поз. 6-1) с унифицированным выходным сигналом и регулирующим позиционером с клапаном, установленных на трубопроводе, для подачи острого пара (поз. 6-2). Данный контур является составной частью управляющего контура под пунктом 5 (оптимизация работы колонны). Значения температуры регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

7. Контроль давления внизу БК осуществляется с помощью терморезистивного интеллектуального преобразователя избыточного давления (поз. 7-1). Значение давления регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служит для корректировки управляющих сигналов в позиции 52, 5-3, 62, 11-2 с помощью спец. программы.

8. Контроль температуры внизу колонны осуществляется с помощью термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (поз. 8-1). Значение температуры регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служит для корректировки управляющих сигналов в позициях 52, 5-3, 62, 11-2 с помощью спец. программы.

9. Контроль давления вверху БК осуществляется с помощью резистивного интеллектуального преобразователя избыточного давления (поз. 9-1). Значение давления регистрируется и сигнализируется на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служит для корректировки управляющих сигналов в позиции 52, 5-3, 62, 11-2 с помощью спец. программы.

10. Контроль состава жидкости на выходе из дефлегматора БК осуществляется с помощью хроматографа (поз. 101). Данные регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служат для корректировки управляющих сигналов в позиции 52, 5-3, 62, 11-2 с помощью спец. программы.

11. Управление температурой наверху бражной колонны осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (111) и регулирующим позиционером с клапаном, установленных на трубопроводе, для подачи холодной воды (поз. 112). Значения температуры регистрируются и сигнализируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

12. Контроль расхода потока флегмы БК осуществляется с помощью ультразвукового расходомера с преобразователем (поз. 121). Значение расхода регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

13. Контроль расхода потока спиртового конденсата на ЭК осуществляется с помощью ультразвукового расходомера с преобразователем (поз. 131). Значение расхода регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

14. Контроль температуры охлаждающей воды после дефлегматора БК осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (141). Значение температуры регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

15. Контроль уровня в кубе ЭК производится с помощью радарного уровнемера. Значение уровня регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

16. Регулирование расхода гидроселекционной воды в ЭК для разбиения азеотропов осуществляется с помощью ультразвукового расходомера с преобразователем (поз. 161) и регулирующего позиционера с клапаном (поз.162). Значения расхода регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления (поз.12, 1-3).

17. Контроль температуры гидроселекционной воды после осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (171). Значение температуры регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

18. Управление расходами потока флегмы и потока дистиллята для эпюрационной колонны осуществляется с помощью автоматического проточного анализатора (поз. 181) и регулирующих позиционеров с клапанами (поз.182, 18-3) для стабилизации содержания спирта. Значения содержания спирта в % регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления (поз.12, 1-3).

19. Управление температурой в ЭК осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (191) и регулирующим позиционером с клапаном, установленных на трубопроводе, для подачи острого пара (поз. 192). Данный контур является составной частью управляющего контура под пунктом 18 (оптимизация работы колонны). Значения температуры регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

20. Контроль давления внизу ЭК осуществляется с помощью резистивного интеллектуального преобразователя избыточного давления (поз. 201). Значение давления регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служит для корректировки управляющих сигналов в позиции 182, 18-3, 192, 22-2 с помощью спец. программы.

21. Контроль температуры наверху ЭК осуществляется с помощью термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (поз. 211). Значение температуры регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служит для корректировки управляющих сигналов в позиции 182, 18-3, 192, 22-2 с помощью спец. программы.

22. Управление температурой наверху ЭК осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (221) и регулирующим позиционером с клапаном, установленных на трубопроводе, для подачи холодной воды (поз. 222). Значения температуры регистрируются и сигнализируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

23. Контроль температуры охлаждающей воды после дефлегматора ЭК осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (231). Значение температуры регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

24. Контроль состава жидкости после дефлегматора ЭК осуществляется при помощи хроматографа (241). Данные регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

25. Контроль давления в коллекторе для острого пара осуществляется при помощи резистивного интеллектуального преобразователя давления (251). Значения давления регистрируются и сигнализируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

26. Контроль расхода эпюрата осуществляется при помощи ультразвукового расходомера с преобразователем (261). Значения расхода регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

27. Управление расходами потока флегмы и потока дистиллята для РК осуществляется с помощью автоматического проточного анализатора (поз. 271) и регулирующих позиционеров с клапанами (поз.272, 27-3) для стабилизации содержания спирта. Значения концентрации спирта в % регистрируются и на мониторах операторского интерфейса системы управления (поз.12, 1-3).

28. Управление температурой в ЭК осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (281) и регулирующим позиционером с клапаном, установленных на трубопроводе, для подачи острого пара (поз. 282). Данный контур является составной частью управляющего контура под пунктом 27 (оптимизация работы колонны). Значения температуры регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

29. Контроль давления внизу РК осуществляется с помощью резистивного интеллектуального преобразователя избыточного давления (поз. 291). Значение давления регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служит для корректировки управляющих сигналов в позиции 272, 27-3, 282, 33-1, 332, 33-3, 334, 33-5, 341 с помощью спец. программы.

30. Контроль температуры внизу РК осуществляется с помощью термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (поз. 301). Значение температуры регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служит для корректировки управляющих сигналов в позициях 272, 27-3, 282, 33-1, 332, 33-3, 334, 33-5, 341 с помощью спец. программы.

31. Контроль давления вверху РК осуществляется с помощью интеллектуального преобразователя избыточного давления (поз. 311). Значение давления регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служит для корректировки управляющих сигналов в позиции 272, 27-3, 282, 33-1, 332, 33-3, 334, 33-5, 341 с помощью спец. программы.

32. Контроль состава спирта на выходе из РК осуществляется с помощью хроматографа (поз. 321). Данные регистрируются на мониторах операторского интерфейса системы управления, а также служат для корректировки управляющих сигналов в позиции 272, 27-3, 282, 33-1, 332, 33-3, 334, 33-5, 341 с помощью спец. программы.

33. Для места и количества отбора сивухи из РК применены электропневматические позиционеры с исполнительными клапанами (поз. 331, 33-2, 333, 33-4, 335). Рассчитанные спец. программой управляющие воздействия поступают с контроллера.

34. Регулирование температуры наверху РК осуществляется при помощи термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (поз. 341) и регулирующим позиционером с клапаном, установленных на трубопроводе, для подачи холодной воды (поз. 342). Значения температуры регистрируются и сигнализируются на мониторах операторского интерфейса системы управления.

35. Контроль уровня в кубе РК производится с помощью радарного уровнемера (поз. 351). Значение уровня регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

36. Контроль температуры спирта после РК производится с помощью термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом (поз. 361). Значение температуры регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

37. Контроль температуры охлаждающей воды на выходе дефлегматора РК (поз. 371) производится с помощью термопреобразователя сопротивления (НСХ: 100М) с унифицированным выходным сигналом. Значение температуры регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

38. Контроль расхода охлаждающей воды для охлаждения спирта производится с помощью ультразвукового расходомера (поз. 381) и электропневматическим позиционером с клапаном (поз. 382). Значение расхода регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

39. Контроль состава спирта после холодильника осуществляется автоматическим проточным анализатором (поз.391). Значение содержания спирта в % регистрируется на мониторах операторского интерфейса системы управления.

Описание системы управления

6.1 Объект автоматизации

Технологический процесс на БРУ разделен на стадии, которые реализуются последовательно в отдельных колоннах. Типовая промышленная БРУ обычно имеет следующий состав:

● бражная колонна (перегонка бражки с получением бражного дистиллята).

● эпюрационная колонна (выделение из бражного дистиллята и концентрирование головных примесей).

● ректификационная колонна концентрирование спирта и его пастеризация, выделение при этом промежуточных примесей в виде сивушных фракций).

В колоннах БРУ устанавливают избыточное давление, которое должно поддерживаться в строго определённых пределах. Греющий пар, обеспечивающий избыточное давление, распределяют по колоннам БРУ через общий коллектор пара. Основными показателями работы каждой колонны служат показания датчиков давления, размёщенных в верхних и нижних частях колонн, и показания датчиков температуры, установленных в разных зонах каждой колонны. Практически самый существенный показатель процесса ректификации это степень приближения реального распределения поля температур в колонне к заданному, соответствующему технологическому регламенту БРУ. При этом необходимо учитывать, что отклонение температуры на тарелке питания ректификационной колонны от заданной более чем на 1°С приводит к сверх нормативным потерям спирта либо к отбору спирта с неудовлетворительными органолептическими показателями (запах, привкус, цветность и т.д.).

Теоретический и практический опыт указывают на одно и то же — колонны БРУ как объекты управления обладают значительной инерционностью, существенным транспортным запаздыванием и нестационарностью параметров в связи с непрерывным тепломассообменом, происходящим внутри каждой колонны, а также тем, что регулирование в значительной степени ведётся по косвенному параметру — температуре.

Одна из основных задач, ставившихся перед АСУ ТП БРУ, — стабилизация текущих значений давлений и температур, измеренных в заданных точках установки, в пределах определённого, достаточно узкого диапазона. Другая немаловажная задача – отбор готового продукта (спирта) из ректификационной колонны, так как от того, при каких значениях косвенных параметров будет производиться отбор, во многом зависит качество спирта.

Таким образом, АСУ ТП БРУ разрабатывалась с целью решения сразу нескольких производственных проблем:

● стабилизации режимов БРУ и обеспечения стабильного получения конечного продукта с заданными характеристиками при минимальных затратах энергетических и сырьевых ресурсов;

● повышения надёжности работы БРУ;

● создания автоматизированных средств предупреждения нештатных и аварийных ситуаций;

● создания благоприятных условий труда для обслуживающего персонала.

6.2 Технический аспект

АСУ ТП брагоректификационной установки можно условно, ориентируясь на реализуемые функции и используемые аппаратно программные средства, разбить на следующие уровни:

● уровень датчиков и исполнительных механизмов (нижний уровень);

● уровень программируемых логических контроллеров (уровень управления процессом);

● уровень взаимодействия системы с операторами (интерфейсный, или верхний уровень).

Рассмотрим каждый из этих уровней подробней.

Нижний уровень

В проекте АСУ ТП БРУ используются датчики давления, имеющие унифицированный токовый выход (4…20 мА); для измерения температуры применены медные термометры сопротивления (100М) с унифицированным сигналом, а для измерения расхода жидкостей использованы ультразвуковые расходомеры с токовым выходом.

В качестве исполнительных механизмов мембранные исполнительные механизмы, управляемые токовыми сигналами через электропневматические позиционеры.

Уровень управления процессом

Уровень контроллеров в системе выполняет следующие функции:

● приём сигналов от датчиков, установленных на объекте управления;

● обработка сигналов и приведение диапазонов измерения к инженерным единицам;

● формирование управляющих сигналов на исполнительные механизмы объекта управления;

● реализация алгоритмов управления объектом в режиме реального времени;

● передача и приём данных из сети.

Уровень управления процессом представлен контроллером Siemens S7400.

Управляющий контроллер, кроме сбора данных и выдачи управляющих сигналов, обеспечивает реализацию алгоритма управления технологической установкой.

Использование контроллеров предоставляет разработчику АСУ ТП ряд преимуществ:

● лёгкость монтажа и простота обслуживания;

● простота расширения системы и возможность наращивания количства модулей ввода_вывода контроллера без увеличения избыточности системы;

● наличие удобной многофункциональной среды программирования контроллеров

● большой объём внутреннего ОЗУ и высокое быстродействие (менее 3 мс требуется для выполнения программы из 1000 операторов и ввода_вывода 256 сигналов), что позволяет разработчикам организовать реализацию алгоритмов управления большой сложности непосредственно на ПЛК.

Базовые контроллеры комплектуются необходимыми модулями ввода_вывода, обеспечивающими приём сигналов от датчиков и выдачу управляющих воздействий на исполнительные устройства. В проекте АСУ ТП БРУ спирт завода используются следующие модули ввода_вывода:

→ Модули ввода дискретных сигналов. На их лицевых панелях установлены зеленые светодиоды, индицирующие состояние входных цепей, красный светодиод для индикации отказов и ошибок, защитная крышка, на которую наносится маркировка входных цепей. Наличие фронтальных соединителей позволяет производить замену модулей без демонтажа внешних цепей.

← Модули вывода дискретных сигналов. На их лицевых панелях установлены зеленые светодиоды, индицирующие состояние входных цепей, красный светодиод для индикации отказов и ошибок, защитная крышка, на которую наносится маркировка входных цепей. Наличие фронтальных соединителей позволяет производить замену модулей без демонтажа внешних цепей.

→Модули ввода аналоговых сигналов. На лицевых панелях модулей установлены фронтальные соединители с механической кодировкой, а также маркировочные полосы и их защитные покрытия. Наличие фронтальных соединителей позволяет производить замену модулей без демонтажа внешних линий связи. Модули могут настраиваться на работу с разрешающей способностью от 13 до 16 бит, на различные пределы изменений входных сигналов, формирование запросов на прерывание при достижении предельных значений входных сигналов. Модули доступны для диагностики.

← Модули вывода аналоговых сигналов. На лицевых панелях модулей установлены фронтальные соединители с механической кодировкой, а также маркировочные полосы и их защитные покрытия. Наличие фронтальных соединителей позволяет производить замену модулей без демонтажа внешних линий связи.

SIMATIC S7400 – это мощный программируемый контроллер для решения задач автоматизации средней и высокой сложности. Его модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, гибкие возможности расширения, мощные коммуникационные возможности, простота создания распределенных систем управления и удобство обслуживания делают SIMATIC S7400 идеальным средством для решения практически любых задач автоматизации.

Верхний уровень

На верхнем уровне системы реализуются следующие функции:

● опрос по сети контроллеров и обработка оперативной информации о ходе технологического процесса;

● реализация пользовательского интерфейса в удобной и интуитивно понятной для оператора форме;

● ведение архивов параметров технологического процесса, протоколов событий и действий оператора;

● приём от оперативного персонала уставок для алгоритмов регулирования и передача их по сети управляющим контроллерам.

Верхний уровень в описываемом проекте АСУ ТП БРУ реализован на базе IBM PC совместимых персональных ЭВМ (ПЭВМ) стандартной комплектации под управлением Microsoft Windows 7.

ПЭВМ, укомплектованные SCADA HMI системой Trace Mode (полностью русифицирована), образуют современные и достаточно мощные АРМ операторов технологического процесса. АРМ операторов_технологов продублированы с целью обеспечения непрерывности управления технологическим процессом в случае отказа ПЭВМ .

Компьютеры верхнего уровня (АРМ операторов) и контроллеры уровня управления процессом (контроллеры ввода_вывода) объединены сетью стандарта Profibus. Использование сети Profibus позволяет подключать к системе дополнительные АРМ, размещённые на удалённых ПЭВМ.

Электропитание оборудования АРМ операторов, стойки контроллеров и устройств сетевой коммутации осуществляется через источники бесперебойного питания (ИБП) Smart_UPS, которые, помимо фильтрации сетевых помех, обеспечивают работу системы в течение не менее 20 минут после отключения первичного электропитания.

6.3 Программный аспект

В АСУ ТП БРУ в качестве средств разработки программного обеспечения использовались среда программирования контроллеров STEP 7.

Прикладное программное обеспечение логики управления АСУ ТП БРУ разработано средствами среды программирования контроллеров STEP 7 и состоит из программных модулей:

● модуль управления общими сигнала ми БРУ;

● модуль управления бражной колонной;

● модуль управления эпюрационной колонной;

● модуль управления ректификационной колонной;

Модуль управления общими сигналами БРУ управляет давлением пара в коллекторе.

Модули управления колоннами включают в себя следующие регуляторы:

● регуляторы подачи пара в колонны,

● регуляторы подачи охлаждающей воды в колонны,

● регулятор подачи бражки в бражную колонну,

● регулятор подачи гидроселекционной воды в эпюрационную колонну,

● регулятор отбора спирта из ректификационной колонны,

Регуляторы представляют собой блоки, реализующие законы ПИД управления.

Прикладное программное обеспечение, формирующее интерфейс оператора, реализовано средствами Trace Mode.

Интерфейс оператора использует мнемосхемы, отображающие состояние каждой из колонн в отдельности и всей брагоректификационной установки в целом. Кроме того, в состав средств интерфейса оператора входят

протокол событий и действий операторов, а также набор исторических трендов, хранящих информацию о работе установки за последние пять суток.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана схема оптимального управления колоннами в зависимости от процентного содержания спирта в питании, а также разработана программа, моделирующая технологический процесс ректификации.

Полученные распределения компонентов по высоте колонны позволяют оптимизировать технологические и конструктивные параметры колонных аппаратов. Кроме того, программы, созданные для расчёта распределения концентраций написанные при помощи современных языков программирования, Borland Delphi соответственно, могут быть использованы для расчётов любых ректификационных процессов. Применение новейших прикладных программ способствовало решению одной из основных проблем описания и предсказания равновесных соотношений в колоннах — сложность аналитического решения системы нелинейных алгебраических уравнений, описывающих технологический процесс ректификации. Разработанная на основе среды интегрированного управления Trace Mode 5 АСУ БРУ решила задачи управления распределённым технологическим оборудованием и централизации регулирования многосвязных технологических параметров.

Обычно системы автоматики на спиртовых заводах занимаются только стабилизацией давления и температуры в колоннах БРУ и большей частью состоят из локальных контуров регулирования, которые никак не связаны между собой. Такие децентрализованные системы, хотя и решают определённый круг частных задач, не способны обеспечить сквозное много связное регулирование технологических параметров. Разработанная централизованная АСУ ТП БРУ позволяет после накопления определенного объёма статистических данных реализовать алгоритмы многосвязного регулирования параметров, а также осуществлять комплексное управление технологическим процессом. Внедрение системы приводит к стабилизации качества выпускаемой продукции, снижению потерь и, кроме того, к существенному улучшению условий труда операторов-технологов.

Кроме промышленного применения на ОАО “Биохим”, разработанный проект может использоваться в качестве учебного пособия для обучения SCADAсистемам студентов специальности "Автоматизация технологических процессов и производств".