Автоматизация процесса центрифугирования

Автоматизация процесса центрифугирования + функциональная схема процеса ...

Введение 3
1. Описание технологического процесса 4
2. Описание функциональной схемы автоматизации. 5
3.Выбор элементной базы. 6
3.1 Выбор контроллера 6
3.2. Регулирование температуры. 10
3.3. Регулирование расхода. 11
3.4. Регулирование давления. 14
3.5. Измеритель прозрачности (нефеломер). 18
3.6. Датчик измерения вибрации. 19
3.7. Исполнительные механизмы. 21
Заключение. 23
Список использованных источников 24

На данном этапе автоматизация является объективно необходимым условием технического прогресса и открывает значительные возможности для роста эффективности производства. Одним из основных средств, без которого невозможны высокие темпы дальнейшего роста производительности труда, являются комплексная автоматизация процессов.
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 надежно сть 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.
Существует определенный (реальный) путь автоматизации производственных процессов, который состоит в том, чтобы на современном этапе определить рациональные объемы автоматизации существующих технологических процессов и оборудования и вести разработку новых технологических процессов, пригодных для автоматизации и поддающихся автоматизации простыми средствами.

Для измерения температуры используют: термометры, манометрические, термометры сопротивления, пирометры.
Когда требуется обеспечить высокую точность измерений, необходимо произвести усиление сигнала датчика, линеаризацию передаточной характеристики, компенсацию начального смещения и погрешностей, возникающих из-за изменения температуры окружающей среды и временного дрейфа. В отдельных случаях необходимо обеспечить датчик стабильным током. Эффективно выполнять подобные преобразования можно только с применением средств цифровой обработки данных. Большинство интеллектуальных датчиков, не предназначенных для подключения к интерфейсу, в том числе и сетевому, содержат следующие основные компоненты: прецизионный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, высокоточный АЦП и микропроцессор. Для того чтобы подключить интеллектуальный датчик к сети сбора информации, в его состав должен входить ЦАП или HART-модем для подключения к интерфейсу токовой петли или сети с HART-протоколом, либо в интеллектуальном датчике необходимо реализовать интерфейс TII в соответствии со стандартом IEEE1451.2.
Для измерения температуры используем интеллектуальные преобразователи температуры (ИПТ) Метран-280.
Рис.3.2.1. Метран-280
Конструктивные особенности и принцип действия:
Конструктивно ИПТ Метран-280 состоит из первичного преобразователя и электронного преобразователя (ЭП), встроенного в корпус соединительной головки.
ЭП преобразует сигнал первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока 4-20 мА с наложенным на него цифровым сигналом HART в стандарте ВеМ-202.
3.3. Регулирование расхода.
Для регулирования расхода используем датчик Метран-360R.
•
Рис. 3.3.1. Расходомер Метран-360R
Измеряемая среда - газы, от сверхлегких (Н2); жидкости (в т.ч. агрессивные); эмульсии, суспензии, взвеси, тяжелые и высоковязкие среды (сырая нефть, мазут, битум, гудрон)
• Рабочее избыточное давление в трубопроводе до 15,8 МПа
• Условный диаметр трубопровода Dу 15,25,40,50, 80, 100 мм
• Пределы основной относительной погрешности измерений массового и объемного расходов жидкостей до ±0,2%; газов до ±0,5%
• Наличие взрывозащищенного исполнения
• Средний срок службы - 18 лет
• Межповерочный интервал - 4 года
Основные преимущества:
- высокая точность измерений параметров в течение длительного времени;
- возможность работы вне зависимости от направления потока;
- отсутствие прямолинейных участков трубопровода до и после расходомера;
- отсутствие затрат на установку вычислителей расхода;
- надежная работа при наличии вибрации трубопровода, при изменении температуры и давления рабочей среды;
- длительный срок службы и простота обслуживания благодаря отсутствию движущихся и изнашивающихся частей;
- отсутствие необходимости в периодической перекалибровке и регулярном техническом обслуживании;
- возможность работы от разных источников питания с помощью самопереключающегося встроенного блока питания;
- допущены к использованию в пищевой и фармацевтической промышленностях.
Основными элементами сенсора являются две расходомерные трубки, на которых монтируются:
соединительная коробка с силовой электромагнитной (задающей) катушкой возбуждения и магнитом;
два тензодатчика с магнитами и электромагнитными катушками;
терморезистор.
Элементы сенсора закрыты защитным кожухом, на котором нанесен указатель направления потока. Масса сенсора не превышает 77 кг.
ИП может комплектоваться жидкокристаллическим индикатором (ЖКИ), имеющим сегментированный двухстрочный дисплей с оптическими органами управления и светодиодами состояния расходомера.
На ЖКИ выводятся:
- текущие значения массового, объемного расхода, суммарной массы, объема, плотности. Появление значений переменных процесса может осуществляться автоматически или ручным нажатием оптического переключателя ("кнопки") напанелиЖКИ;
- размерность технических единиц, в которых измеряется массовый (объемный) расход, суммарная масса (объем) и плотность.
Управление ЖКИ осуществляется посредством оптических переключателей, которые работают через стекло и имеют красные светодиоды обратной связи, указывающие на нажатие "кнопки".
ЖКИ имеет возможность поворота на преобразователе на 360° с шагом 90°.
С помощью трехцветного светодиодного индикатора на панели ЖКИ можно оценить состояние расходомера. Это состояние определяется непрерывно светящимся или мигающим зеленым, желтым или красным цветом индикатора. Световой индикатор позволяетопределитьстепеньсерьезности возникшей неполадки.
3.4. Регулирование давления.
Для регулирования давления используем датчик давления серии Метран 100-МП3.
Рис.3.4.1. Внешний вид прибора
Измеряемые среды: жидкости, пар, газ, в т.ч. газообразный кислород и кислородосодержащие газовые смеси; пищевые продукты Диапазоны измеряемых давлений:
- минимальный 0-0,04 кПа;
- максимальный 0-100 МПа Основная погрешность измерений
до ±0,1% от диапазона Диапазон перенастроек пределов измерений до 25:1
Исполнения:
- обыкновенное;
- взрывозащищенное (Ех, Вн);
- для эксплуатации на АС Межповерочный интервал - 3 года Гарантийный срок эксплуатации - 3 года Внесены в Госреестр средств измерений, сертификат №11320
Интеллектуальные датчики давления серии Метран-100 предназначены для измерения и непрерывного преобразования в унифицированный аналоговый токовый сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART следующих входных величин:
- избыточного давления (Метран-100-ДИ);
- абсолютного давления (Метран-100-ДА);
- разрежения (Метран-100-ДВ);
- давления-разрежения (Метран-100-ДИВ);
- разности давлений (Метран-100-ДД);
- гидростатического давления (Метран-100-ДГ).
Управление параметрами датчика:
- кнопочное со встроенной панели;
- с помощью HART-коммуникатора или компьютера.
Встроенный фильтр радиопомех. Внешняя кнопка установки "нуля". Непрерывная самодиагностика.
Цифровые значения сигнала датчика выводятся на жидкокристаллический дисплей цифрового индикатора (ЦИ), встроенного в корпус электронного блока. ЦИ может также выполняться в виде выносного индикатора (ВИ), подключаемого к датчику через специальный разъем. С помощью встроенной кнопочной панели управления осуществляются:
- контроль текущего значения измеряемого давления;
- контроль настройки параметров датчика;
- установка нуля;
- выбор системы и настройка единиц измерения;
- настройка времени усреднения выходного сигнала (демпфирования);
- перенастройка диапазона измерений, в т.ч. на нестандартный;
- настройка на "смещенный" диапазон измерений;
- выбор прямой, инверсной или корнеизвлекающей характеристики выходного сигнала;
- калибровка датчика.
Датчики Метран-100,
поддерживающие HART-протокол (коды МП2, МПЗ)
Удаленно от датчика с помощью HART-управляющих устройств осуществляется настройка параметров датчика, конфигурирование, калибровка, тестирование.
При тестировании проводится оперативная проверка состояния:
- микропроцессора;
Коммуникационый протокол HART обеспечил:
- возможность применения датчиков Метран-100 как в аналоговых, так и цифровых системах, поддерживающих HART-протокол (по одной паре проводов одновременно передается аналоговый сигнал 4-20 мА и цифровой сигнал на базе протокола HART);
- двухсторонний обмен информацией между датчиком и управляющим HART-устройством: ручным портативным HART-коммуникатором Метран-650 или другим HART-мастером, а также компьютером, оснащенным HART-модемом и специальной программой, разработанной ПГ "Метран";
- тестирование и управление параметрами датчика на расстоянии.
- ПЗУ на плате АЦП;
- перепрограммируемой памяти микропроцессора;
- текущего режима работы датчика;
- связи с платой АЦП;
- сенсора.
По запросу пользователя по HART-каналу может быть получена информация о датчике, сенсоре и текущих настройках.
Для всех моделей датчиков Метран-100
- непрерывная самодиагностика обеспечивает контроль работы датчика и формирует сообщение о неисправностях;
- установка "нуля" датчика выполняется простым нажатием внешней кнопки без разгерметизации корпуса электронного преобразователя и без нарушения требований взрывозащиты. Это особенно важно для датчиков во взрывозащищенном исполнении, т.к. нет необходимости демонтажа и выноса датчика из взрывоопасной зоны;
- в режиме измерения на дисплее ЦИ датчиков с кодом МП1, МПЗ, на дисплее ВИ и HART-коммуникатора отображается текущее значение измеряемого давления (для ДИВ - с учетом знака) в выбранных единицах измерения (Па, кПа, МПа, кгс/см2, кгс/м2, % от установленного диапазона измерений). ЦИ полностью сохраняет свою работоспособность в диапазоне температур окружающего воздуха от -40 до 70°С.
Принцип действия.
Принцип действия датчиков основан на использовании пьезорезистивного эффекта в гетероэпитаксиальной пленке кремния, выращенной на поверхности монокристаллической пластины из искусственного сапфира. Чувствительный элемент с монокристаллической структурой кремния на сапфире является основой всех сенсорных блоков датчиков семейства "Метран".
При деформации чувствительного элемента под воздействием входной измеряемой величины (например, давления или разности давлений) изменяется электрическое сопротивление кремниевых пьезорезисторов мостовой схемы на поверхности этого чувствительного элемента.
Электронное устройство датчика преобразует изменение электрических сопротивлений в стандартный аналоговый сигнал постоянного тока и/или в цифровой сигнал в стандарте протокола HART.
В памяти сенсорного блока хранятся в цифровом формате результаты калибровки сенсора во всем рабочем диапазоне давлений и температур. Эти данные используются микропроцессором для расчета коэффициентов коррекции выходного сигнала при работе датчика.
Цифровой сигнал сенсорного блока вместе с коэффициентами коррекции поступает на вход электронного преобразователя, микропроцессор которого корректирует этот сигнал по температуре и линеаризует его. На выходе электронного блока скорректированный выходной сигнал преобразуется из цифрового формата в стандартный выходной сигнал.