Автоматизация процесса ректификации

Автоматизация процесса ректификации + функциональная схема процеса ...

Введение 3
1.Описание технологического процесса. 4
2.Описание функциональной схемы автоматизации. 6
3.Выбор элементной базы 6
3.1.Выбор контроллера 6
3.2. Выбор регулирующих устройств. 8
3.2.1.Регулирование температуры. 8
3.2.2. Регулирование давления. 10
3.2.3.Регулирование концентрации. 11
3.2.4. Регулирование уровня. 13
3.3. Выбор органов управления. 14
Заключение 15
Использованная литература. 15

В последние годы особенное внимание обращается на усовершенствование технологии производства, внедрения более производительного оборудования, расширения ассортимента продукции.
С увеличением объемов производства рабочий не всегда в состоянии своевременно воздействовать на процесс, в случае его отклонения от нормы.
Утомляемость, недостаточная скорость реакции на изменение окружающей обстановки и на большое количество одновременно поступающей информации, ситуации эти факторы препятствуют для дальнейшей интенсификации производства. В настоящее время когда достаточно развивается автоматизация производства человек освобождается от непосредственного участия в производстве.
Под управлением производственными процессами, подразумевает целенаправленные воздействия на этот процесс, обеспечивающи й оптимальный или заданный режим его работы.
Важное значение имеет улучшение качества продукции, предотвращение потерь, транспортировки, хранения и реализации, широкое внедрение индустриальных технологий производства. Внедрение современных методов, систем управления и контроля позволяют полностью автоматизировать сложные технологические процессы.
Автоматизация технологических процессов в своем развитии проходит три этапа.
1-й этап ¬– автоматизация отдельных технологических агрегатов с целью повышения культуры производства, производительности труда, качества продукции и эффективности использования технологического оборудования.
2-й этап – автоматизация при централизации контроля и управления производственными процессами на базе систем дистанционного контроля и управления. Этот этап предусматривает высокую надежность оборудования и полную автоматизацию технологических процессов.
3-й этап – автоматизация при использовании управляющих вычислительных машин, которые в каждый момент времени рассчитывают оптимальный режим технологического процесса и выдают управляющие команды по всем автоматизируемым операциям этого процесса.

В объекте исследуем контура управления: концентрация, уровень, давление и температура. Для этого ранее подобраны клапаны, контроллер и датчики, которые можно соединить с выбранным контроллером. 3.Выбор элементной базы3.1.Выбор контроллераКонтроллер - устройство управления, которое применяют для решения задач и используются без участия человека. Контроллеры обеспечивают качественную и эффективную оптимизацию, высокую продуктивность и безопасность и контроль технологических процессов, планирование показателей процесса.Предназначен этот контроллер для автоматического регулирования и логического управления технологическими процессами в различных отраслях (энергетической, химической, машиностроительной, пищевой, предприятий коммунального хозяйства). Применяется для построения управляющих и информационных систем автоматизации технологических процессов различного уровня сложности, а также для построения отдельных локальных и распределенных подсистем сложных АСУТП. Базовая модель контроллера имеет восемь аналоговых входов, один аналоговый выход, три дискретных входа и пять дискретных выходов. Программирование контроллера выполняется с помощью визуального редактора FDB-программ по интерфейсу RS-485 или с передней панели.Внешний вид представлен на рис.3.1.1.Рис.3.1.1 Программируемый микроконтроллер МИК-52При построении систем автоматического регулирования приоритет отдаётся системам, позволяющим строить такие системы так, что при реализации каждой конкретной САР учитывается возможность объединения этой системы в систему более высокого уровня - построения на базе АСУ ТП.Для реализации этого принципа наиболее приемлемы средства вычислительной техники - микроконтроллеры, специализированные АВМ и т.д.3.2. Выбор регулирующих устройств.3.2.1.Регулирование температуры.Величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия называют температурой. Критериями выбора датчика температуры являются:температурный диапазон измерения температуры;возможность размещения датчика внутри измеряемой среды;условия работы датчика;возможность демонтирования датчика;допустимость индивидуальной градуировки;актуальность измерения результата в градусах.Основными типами контактных датчиков температуры являются: термометры сопротивления, термопары, термисторы, жидкостные стеклянные термометры, биметаллические термометры, манометрические термометры, полупроводниковые термометры (IC – integrated circuits), кварцевые термометры. Существуют также магнитные термометры, углеродные термометры, стекло- углеродные термометры и др.В данном проекте необходимо измерение температуры пара, в пределах 98-100 оС. Для измерения таких температур целесообразно использовать термопары. В камере длительного запаривания средой является паровоздушная смесь, так что никаких особых требований к термопаре не имеется.Главными преимуществами термопар являются:- широкий диапазон рабочих температур, это самый высокотемпературный из контактных датчиков.- спай термопары может быть непосредственно заземлен или приведен в прямой контакт с измеряемым объектом.- простота изготовления, надежность и прочность конструкции. Недостатками:- необходимость контроля температуры холодных спаев. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.- возникновение термоэлектрической неоднородности в проводниках и, как следствие, изменение градуировочной характеристики из-за изменения состава сплава в результате коррозии и других химических процессов. - материал электродов не является химически инертным и, при недостаточной герметичности корпуса термопары, может подвергаться влиянию агрессивных сред, атмосферы и т.д.- на большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.- зависимость ТЭДС от температуры существенно не линейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.- когда жесткие требования выдвигаются к времени термической инерции термопары, и необходимо заземлять рабочий спай, следует обеспечить электрическую изоляцию преобразователя сигнала для устранения опасности возникновения утечек через землю.Для измерения температуры паровоздушной смеси температурой до 100 оС выбираем термопару типа Е (хромель-константановая)[9]. Ее преимуществами являются высокая чувствительность, термоэлектрическая однородность материалов электродов. Подходит для использования при низких температурах. Хромель-константановые термопары дают сильный выходной сигнал 68 мкВ/°C. Рабочий диапазон: -270 °C до +1000 °C. По каталогам выбирается термопара гибкая К12 (аналог ТП 012) ХК(L), ХА(K), -40…1100°С,  D = 3 мм, L = любая. Термопара представлена на рис.4.2.1. Такие термопары применяются для контроля температуры в труднодоступных местах, термокамерах, а также для температурного контроля малологабаритных изделий. Изоляция - трубка МКРц.Рис.3.2.1 Внешний вид термопары типа ХК3.2.2. Регулирование давления.Основным критерием для выбора датчиков давления является среда внутри объекта регулирования. В объекте, проектируемом в курсовом проекте, средой является паровоздушная смесь. Такая среда не взрывоопасна, не пожароопасна, не кислотная, поэтому можно использовать практически любые датчики. Также немаловажна температура внутри камеры, но в данном объекте она не столь высока.Выбираем датчик давления «Сигнал-И» для измерения избыточного давления. Датчики предназначены для работы с вторичной регулирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного входного сигнала 0 . 5 или 4 . 20 mА. Датчики состоят из измерительного блока и электронного устрой-ства. Датчики различных параметров имеют унифицированный электронныйблок, размещенный в корпусе. Измеряемое давление подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке. Электронное устройство датчиков преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал. Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластинаиз монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха датчики соответствуют:климатическому исполнению УХЛ*, категории размещения 3.