Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Ноября 2012 в 21:09, курсовая работа
Тема промышленной автоматизации волнует многих. В условиях жёсткой конкуренции, динамичного рынка даже самые консервативные и/или небогатые предприятия не могут позволить себе отказаться от столь мощного средства эволюции, как автоматизация. Выгода от использования современных информационных компьютерных технологий в промышленности столь велика, что об этом можно написать не сколько томов с рисунками, диаграммами и примерами из жизни.
ВВЕДЕНИЕ
Тема промышленной автоматизации волнует многих. В условиях жёсткой конкуренции, динамичного рынка даже самые консервативные и/или небогатые предприятия не могут позволить себе отказаться от столь мощного средства эволюции, как автоматизация. Выгода от использования современных информационных компьютерных технологий в промышленности столь велика, что об этом можно написать не сколько томов с рисунками, диаграммами и примерами из жизни.
Саратовский жировой комбинат — лидер по производству маргариновой продукции в России и одно из самых динамично развивающихся предприятий Саратовской области. В настоящее время на предприятии реализуется инвестиционная программа «Комплексная реконструкция жирового комбината г. Саратова», главной целью которой является полная модернизация маргаринового производства и строительство нового современного завода.
Одним из этапов модернизации стало создание автоматизированной системы управления технологическим процессом приготовления и фасовки маргарина.
Система управления должна была быть спроектирована таким образом, чтобы в дальнейшем интеграция с другими (автоматизированными и неавтоматизированными) линиями производства аргариновой продукции, а также включение в систему управления технологических аппаратов, не автоматизируемых на этом этапе, не представляли трудностей.
Система управления предназначена для реализации следующих групп функций:
1)автоматическое дозирование
жировых и водно-молочных
2)возможность хранения и редактирования всех необходимых рецептур продукции;
3)автоматическая перекачка
компонентов, отмеренных
4)возможность выполнения всех операций в пошаговом (при нажатии на кнопку операции) и в ручном режимах;
5)возможность проведения мойки линии в ручном режиме;
6)оперативный контроль процесса приготовления маргарина с экранов рабочих станций с помощью реализованных в цветном исполнении фрагментов мнемосхем технологического процесса;
7)аварийная сигнализация при выходе технологических параметров за нижние и верхние пределы установленных технологических и аварийных границ;
8)фасовка продукции в контейнеры на фасовочной машине в автоматическом режиме и возможность работы в ручном режиме;
9)сохранение отчётов по весу наполненных контейнеров, производительности линии, рецептам.
Основными целями создания системы управления являлись:
- повышение качества выпускаемой продукции;
- повышение точности дозирования согласно рецептуре;
- повышение точности налива в контейнеры на фасовочной машине;
- повышение производительности линий приготовления и фасовки маргарина;
- снижение материальных затрат за счёт повышения оперативности и точности управления;
- повышение надёжности технологического процесса и функционирования оборудования за счёт внедрения системы автоматизации.
2 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ АСУ
Структурная схема линии приготовления маргарина, на которой показан её состав, включая исполнительные устройства и функционально важные элементы конструкции, приведена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема линии приготовления маргарина
Процесс начинается с набора продукта на жировые весы из баков дезодорированного жира по 12 линиям и на водно-молочные весы по 4 линиям. Оператор вводит рецепты для обоих весов, то есть указывает, по какой линии и какое количество продукта должно быть набрано на весы. После того как набор на весы закончен, происходит последовательная перекачка жировых и водно-молочных компонентов в смеситель. Перекачка возможна только при пустом принимающем баке. Перекачка идёт до опорожнения весов. После этого начинается набор на весы другой партии компонентов. В смесителях происходят подогрев, равномерное перемешивание продукции и перекачка её в рабочий бак. Если в ходе перекачки уровень продукта в рабочем баке достигает 95%, процесс перекачки приостанавливается. Из рабочего бака продукт с помощью насоса высокого давления подаётся через охладитель, где происходит кристаллизация маргарина, и декристаллизатор на фасовочную машину.
3 СОСТАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УЗЛОВ АСУ
Рис. 2. Структурная схема АСУ ТП
По структурным схемам (рис.1, 2) составим функциональную схему АСУ.
МП – микропроцессор; ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь; К – клапан; Н – насос; СМ – смеситель; РБ – рабочий бак; ДУ – датчик уровня; ДД– датчик давления; ДТ– датчик температуры; ДВ – датчик веса; ДВЛ – датчик влажности; КМ – коммутатор; АЦП – аналого-цифровой преобразователь.
Рис. 3. Функциональная схема САУ
1) ЭВМ
Рис. 4. ЭВМ
Используется в качестве устройства контроля за ТП.
Центральный процессор:
AMD Athlon 64 X2 6000+ BOX, ядро Windsor, частота 3000 МГц, Socket AM2, кеш L2 2048 Кб. Средний срок службы - 100000 ч.
Материнская плата:
Gigabyte GA-MA790X-DS4, AMD 790X, PCIe, PCI, 4x DDR2533/667/800, SLI/CrossFire. Средний срок службы - 70080 ч.
Жесткий диск:
Seagate Barracuda ST3500320AS 500 Гб, SATA II, 7200 об./мин, 16МБ. Средний срок службы - 70080 ч.
Жидкокристаллический монитор:
2) Микропроцессор SIMATIC S7-300 - CPU 315-2 DP - PROFIBUS
Используется в качестве модуля центрального процессора.
Фирма: Siemens
Рис. 5. Микропроцессор SIMATIC S7-300 - CPU 315-2 DP - PROFIBUS
1. Центральный процессор для выполнения программ среднего и большого объема.
2. Высокая производительность.
3. Встроенный интерфейс ведущего/ ведомого устройства PROFIBUS DP, обслуживание систем распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS DP; поддержка интерфейса MPI.
4. Рабочая встроенная память объемом 128 Кбайт, RAM (приблизительно 43 K инструкций); загружаемая память – ММС 8 МБайт.
5. Гибкие возможности расширения; подключение до 32 модулей S7-300 (4-рядная конфигурация).
6. Входное напряжение: 20.4 - 28.8 В; потребляемый ток: от источника питания – 800 мА, потребляемая мощность – 2,5 Вт.
7. ЦПУ/время выполнения: логических операций – 0,1 мкс, операций со словами – 0,2 мкс, арифметических операций с фиксированной точкой – 2 мкс, арифметических операций с плавающей точкой – 3 мкс.
8. Встроенные коммуникационные функции: PG/OP функции связи, обмен глобальными данными через MPI, функции стандартной S7 связи, S7 функции связи (только сервер)
9. Системные функции: центральный процессор поддерживает широкий спектр функций диагностики, настройки параметров, синхронизации, аварийной сигнализации, измерения временных промежутков и т.д.
10. Средний срок службы - 70080 ч.
3) Высокоскоростной ЦАП/АЦП c поддержкой SM 321
Используется в качестве преобразователя сигналов из аналогового в цифровой и наоборот.
Фирма: Siemens
Рис. 6. Высокоскоростной ЦАП/АЦП
1. Кол-во входов - 32
2. Номинальное входное напряжение – DC 24V
3. Поканально
программируемый коэффициент
4. Автокалибровка
5. Общий потребляемый ток – 35 mА
6. Потребляемая мощность – 5,5W
7. Программируемая схема запуска
8. 16-разрядный счётчик (10 МГц)
9. Выходное напряжение 10 В
10. Средний срок службы - не менее 87600 ч.
Используется в качестве измерителя температуры смеси.
Фирма: Метран
Рис. 7. Датчик температуры
1. Диапазон преобразуемых температур: -50…200 °С
2. Выходной сигнал 4-20 мА/HART
3. Цифровая передача информации по HART-протоколу
4. Дистанционные управление и диагностика
5. Гальваническая развязка входа от выхода
6. Повышенная защита от электромагнитных помех
7. Минимальный поддиапазон измерений: 25 °С
8. Электронный фильтр 50/60 Гц
9. Питание: 18 - 42 В постоянного тока
10. Мощность: 1,0 Вт
11. Межповерочный интервал - 1года
12. Средний срок службы - не менее 43800 ч.
Используется в качестве измерителя уровня заполнения в смесителе.
Фирма: Метран
Рис. 8. Датчик уровня
1. Измеряемые среды: жидкие и сыпучие
2. Диапазон измерений: от 0,1 до 50 м
3. Выходные сигналы: 4F20 мА с цифровым сигналом на базе протокола HART или Foundation™ Fieldbus
4. Наличие взрывозащищенного исполнении
5. Рабочая температура: до 150°C (302°F)
6. Потребление тока в режиме ожидания: 21 мА
7. Давление процесса: от 0,1 до 34,5 МПа;
8. Относительная влажность окружающей среды: до 100%
9. Степень защиты от внешних воздействий: IP 66, IP67 по ГОСТ 14254
10. Межповерочный интервал – 1 год
11. Средний срок службы - 43800 ч.
Используется в качестве измерителя давления в рабочем баке.
Фирма: Метран
Рис. 9. Датчик давления
1. Верхние пределы измерений от 10,34 до 27579,2 кПа
2. Основная приведенная погрешность измерений ±0,075%; ±0,1%
3. Выходные сигналы 4D20 мА/НАRТ, 1D5 В/НАRТ, 0,8D3,2 В/НАRТ
4. Перенастройка диапазонов измерений 20:1
5. Дополнительно: ЖК индикатор, кронштейны, вентильные блоки
6. Диапазон температур окружающей среды от 40 до 85°С; измеряемой среды от 40 до 121°С
7. Время отклика датчика не более 300 мс
8. Нестабильность характеристик ±0,1% от Pmax за 1 год
9. Напряжение постоянного тока источника питания: 10,5 – 36 В
10. Межповерочный интервал – 2 года
11. Средний срок службы - 61320 ч.
Используется в качестве измерителя веса продукта в смесителе.
Фирма: Omron
Рис. 10. Датчик веса
1. Напряжение питания 9:12 В
2. Цифровой выход
3. Рабочий диапазон температур –10…+120°С
4. Верхний предел измерения: 60 МПа:
5. Номинальное усилие: 200 Н
6. Полная приведенная погрешность, не более: 5%
7. Максимальный потребляемый ток, не более:
8. Сопротивление мостовой схемы входное, Ом - 450±25,0
9. Сопротивление мостовой схемы выходное, Ом - 400±4,0
10. Межповерочный интервал – 2 года
11. Средний срок службы - 52560 ч.
Рис. 11. Датчик влажности
2. Выходной сигнал - напряжение
3. Время отклика – 15 с
4. Номинальный выходной ток – 0,05мА
5. Дипазон выходного напряжения: 0,8 – 3,9В
6. Напряжение питания – 5В
7. Корпус SIP 1.27 мм
8. Межповерочный интервал – 2 года
9. Средний срок службы - 43800 ч.