Схема автоматизации узла выделения узла выделения

Содержание

Введение

1 Анализ технологической схемы

2 Выбор и обоснование параметров и средств контроля

3 Выбор и обоснование параметров регулирования,

управляющих воздействий и схем

4 Выбор средств автоматизации

4.1 Первичные преобразователи

4.2 Исполнительные механизмы

5 Анализ функциональной схемы

6 Выбор компонентов верхнего уровня АСУТП

6.1 Выбор контроллера

6.2 Выбор SCADA-системы

6.3 Выбор АРМ оператора

7 Расчет экономической эффективности

Заключение

Список использованных источников

Введение

Автоматизация производственных процессов является одним из ведущих направлений технического прогресса, важным фактором повышения эффективности и производительности труда, а также повышения качества выпускаемой продукции во всех сферах производства.

Автоматизация технологических процессов осуществляется путем внедрения систем контроля, регулирования и управления на базе комплекса технических средств общепромышленного и отраслевого назначения. В настоящее время накоплен уже значительный опыт автоматизации технологических процессов.

Широкому внедрению автоматизации в промышленности способствует наличие ряда предпосылок. В их числе непрерывность, поточность, комплексная механизация технологических процессов, большие объемы производства, серийный выпуск необходимых приборов и технических средств автоматизации.

Номенклатура приборов общепромышленного назначения претерпела значительные качественные и количественные изменения. Освоено серийное производство так называемой Государственной системы приборов, обладающей повышенной надежностью, унифицированными габаритными размерами и величинами выходных сигналов.

Применяют как автоматизированные системы, при которых часть функций управления возлагается на оперативный персонал, так и автоматические, когда функции управления выполняются только техническими средствами. Наиболее широко используют локальные автоматизированные системы, предназначенные для управления отдельными агрегатами.

Внедряют также автоматизированные централизованные системы, обеспечивающие управление работой группы технологического оборудования или технологическими процессами в целом.

2 Выбор и обоснование параметров и средств контроля

На основе выше описанной технологической схемы можно с уверенностью выделить следующие регулируемые параметры процесса:

1 Расход подаваемой смеси. Данный параметр необходим для учета сырья, расчетов среднесменной выработки готовой продукции и расчетов экономической эффективности работы. Регулируется вентилем и работой насоса на трубопроводе подачи на подачу смеси в ректификационную колонну.

2 Уровень смеси в емкостях и колоннах. Необходимо поддерживать уровень в пределах 3070 процентов от общего объема емкостей и колонн во избежание возникновения аварийной ситуации.

3 Температура смеси. Температура смеси в данной системе является одним из важнейших параметров, величина которого может влиять на качество готовой продукции.

4 Разрежение в ректификационной колонне. Ректификация проводится под давлением 1,81 МПа в колонне 3 и 0,64 МПа в колонне 8. Избыток или недостаток давления также может привести к аварийной ситуации.

Все технологические параметры регулируются исполнительными механизмами, имеющими электрический привод по показаниям первичных измерительных преобразователей.

3 Выбор и обоснование параметров регулирования, управляющих воздействий и схем

Анализ технологического процесса позволил сформировать систему критериев, комплексно характеризующих эффективность технологического процесса выделения изобутиленовой фракции.

Наиболее значимыми критериями эффективности технологического процесса являются температура смеси и разрежение в ректификационных колоннах.

Разрежение в колонне поддерживается компрессором. В течении всего процесса необходимо поддерживать постоянное давление. Колебания давления влияют на эффективность и экономичность процесса.

Нагрев смеси осуществляется кипятильниками до температуры 100105 ºС – для колонны стабилизации 3, и 8085 ºС – для ректификационной колонны 8. Для поддержания заданных значений применяется комплект приборов и устройств регулирования температуры теплоносителя, а также регулирования давления непосредственно с рабочего места оператора. Регулирование давления осуществляется путем перекрывания вентиля 4д.

Значительные отклонения температуры в зоне подачи смеси в ректификационную колонну говорит о неправильном ходе процесса или о нарушении технологии, что влияет на качество готовой продукции в сторону ухудшения.

При выборе датчиков, и датчиков контроля температурного режима в частности, необходимо определится со следующими критериями:

- диапазон измерений и допустимые отклонения точности;

- условия среды работы датчика (нормальные, повышенной влажности, высоко окислительная атмосфера, пожароопасные, сейсмоопасные и т.д);

-возможность демонтажа датчика для периодической поверки и взаимозаменяемость.

5 Анализ функциональной схемы

Кубовая жидкость из емкости 1, где уровень смеси регулируется по показаниям датчика уровня Метран43ДГ, насосом 2 по трубопроводу, расход в котором поддерживается дисковым затвором ЗД.001 с электроприводом, исходя из показаний расходомера «Метран370», подается в колонну стабилизации 3, в которой поддерживается давление паров дисковым затвором ЗД.001 с электроприводом, исходя из показаний датчика абсолютного давления ЗОНД10АД1110. Поддержание температуры в колонне стабилизации 3 осуществляется при помощи кипятильника 13, на котором установлен дисковый затвор ЗД.001 с электроприводом, который увеличивает или уменьшает расход подачи пара в зависимости от показаний датчика температуры ТХА Метран231. Пары из верхней части колонны стабилизации 3 поступают в конденсатор 4 и пропановый конденсатор 5, где происходит конденсация паров благодаря регулированию подачи холодной воды дисковым затвором ЗД.001 с электроприводом, исходя из показаний датчика температуры ТХА Метран231. Далее конденсат попадает в емкость 6, а несконденсировавшиеся пары в сепаратор 11, где часть их конденсируется, а все остальное стравливается в топливную сеть. Уровень конденсата в емкости 6 поддерживается дисковым затвором ЗД.001 с электроприводом, исходя из показаний датчика Метран43ДГ. Конденсат из емкости 6 насосом 7 возвращается в колонну стабилизации 3 для дальнейшей обработки.

Из колонны стабилизации 3 смесь самотеком поступает по трубопроводу в ректификационную колонну 8, в которой поддерживается давление паров и уровень смеси дисковым затвором ЗД.001 с электроприводом, исходя из показаний датчиков - датчика абсолютного давления ЗОНД10АД1110 и датчика уровня Метран43ДГ. Поддержание температуры в ректификационной колонне 8 осуществляется при помощи кипятильника 14, на котором установлен дисковый затвор ЗД.001 с электроприводом, который увеличивает или уменьшает расход подачи пара в зависимости от показаний датчика температуры ТХА Метран231. Пары из верхней части ректификационной колонны 8 поступают в конденсатор 9, где происходит конденсация паров благодаря регулированию подачи холодной воды дисковым затвором ЗД.001 с электроприводом, исходя из показаний датчика температуры ТХА Метран231. Конденсат попадает в емкость 12, где уровень поддерживается дисковым затвором ЗД.001 с электроприводом, исходя из показаний датчика Метран43ДГ. Далее продукт возвращается обратно в ректификационную колонну 8 для дальнейшей обработки. Флегма из ректификационной колонны 8 поступает на склад.

6.3 Выбор АРМ оператора

Промышленное программное обеспечение SIMATIC имеет модульную организацию. Различные инструментальные средства могут использоваться как комплексно, так и индивидуально.

Все промышленное программное обеспечение SIMATIC подразделяется на четыре класса:

стандартные инструментальные средства. Эти средства являются основой для программирования аппаратуры SIMATIC;

инструментальные средства проектирования: языки программирования высокого уровня и технологически ориентированное программное обеспечение;

программное обеспечение Runtime: готовое к использованию программное обеспечение, требующее для своего запуска только настройки параметров;

программное обеспечение систем человеко-машинного интерфейса (HMI): программное обеспечение поддержки оперативного управления и мониторинга;

коммуникационное программное обеспечение SIMATIC NET для организации промышленной связи между различными системами автоматизации;

Базовые инструментальные средства для программирования систем автоматизации SIMATIC S7/C7/ WinAC. Без наличия этих инструментальных средств программирование систем автоматизации SIMATIC невозможно.

В состав стандартных инструментальных средств входят:

STEP 7 Professional: комплексный пакет для всех приложений SIMATIC с поддержкой всех языков программирования по DIN EN 6.11313 и функций отладки программ без наличия реальной аппаратуры управления;

STEP 7: полная версия для всех приложений, связанных с применением систем автоматизации SIMATIC;

STEP 7 Lite: версия более низкого уровня, используемая для программирования SIMATIC S7300/ C7/ ET 200S с IMCPU/ET 200X с BMCPU, используемых в локальных системах автоматизации;

STEP 7 Micro/WIN: пакет программирования систем на базе программируемых контроллеров SIMATIC S7200.

Инструментальные средства проектирования – это проблемно ориентированное программное обеспечение, используемое дополнительно к стандартным инструментальным средствам. Они позволяют проектировщику сосредоточиться на решении поставленной задачи и решать ее в наиболее удобной форме.

Инструментальные средства проектирования снижают затраты на проектирование и повышают удобство выполнения проектных работ. Они включают в свой состав:

языки программирования высокого уровня;

графические языки для специалистов в области технологии;

сопутствующее программное обеспечение для диагностирования, имитации, дистанционного обслуживания, разработки заводской документации и т.д.;

Программное обеспечение Runtime позволяет использовать при разработке проектов заранее созданные программные блоки, выполняющие стандартные функции автоматического управления. Эти программные блоки могут вызываться из программы пользователя и требуют для своего использования только предварительной настройки параметров.

Существует два вида программного обеспечения Runtime:

аппаратно зависимое: программное обеспечение для поддержки конкретных видов аппаратуры. Например, функциональные блоки (FB) для функциональных модулей (FM);

аппаратно независимое: программное обеспечение для работы с широким спектром аппаратуры. Например, PRODAVE;

Программное обеспечение Runtime включает в свой состав:

пакеты стандартного и модульного ПИДрегулирования, fuzzy управления и другие;

инструментарий для связи систем автоматизации с приложениями Windows.

Программное обеспечение оперативного управления и мониторинга с помощью компонентов SIMATIC.

Состав программного обеспечения:

SIMATIC ProTool и ProTool/Lite для конфигурирования панелей оператора SIMATIC OP/TP/TD/MP;

ProTool/Pro для конфигурирования панелей оператора и построения простейших систем визуализации;

SIMATIC WinCC flexible Micro для разработки проектов панелей оператора SIMATIC, предназначенных для работы с программируемыми контроллерами SIMATIC S7200;

SIMATIC WinCC flexible Compact для разработки проектов панелей оператора SIMATIC серий 70, 170 и 177;

SIMATIC WinCC flexible Standard для разработки проектов панелей оператора SIMATIC серий 70, 170, 177, 270, 277 и 370;

SIMATIC WinCC flexible Advanced для разработки проектов панелей SIMATIC серий 70, 170, 177, 270, 277 и 370, а также простейших систем визуализации на основе компьютеров;

SIMATIC WinCC, мощная SCADA система, работающая под управлением операционных систем Windows 2000 Professional/ 2000 Server/ XP Professional и позволяющая создавать как одноместные, так и многоместные системы человеко-машинного интерфейса с архитектурой клиент – сервер;

дополнительный пакет ProAgent для построения систем технической диагностики.

Коммуникационное программное обеспечение SIMATIC NET.

Программное обеспечение проектирования и поддержки обмена данными между системами автоматизации через промышленные сети Industrial Ethernet, PROFINET, PROFIBUS, а также через Internet и Intranet. Включает в свой состав пакеты проектирования систем промышленной связи, драйверы для поддержки различных протоколов обмена данными, интерфейсное программное обеспечение для обмена данными между компьютерными приложениями и системами автоматизации SIMATIC через промышленные сети.

Заключение

В данной курсовом проекте была выполнена задача автоматизации узла выделения изобутиленовой фракции.

В данном курсовом проекте предложена схема автоматизации узла выделения изобутиленовой фракции, разработанная на базе программированного логического контроллера SIMATIC S7 Failsafe с использованием современных датчиков и исполнительных механизмов отечественного и зарубежного производства.

Система контроля позволяет:

улучшить качество регулирования технологических параметров;

контролировать и регулировать давление внутри колонн;

контролировать расход продукта и уровень в емкостях;

контролировать и регулировать температуру внутри колонн;

обеспечить бесперебойную работу основных узлов в автоматическом режиме.