Дипломная работа: Автоматизация процесса спекания аглошихты

1. Уровень измерительных средств и локальных средств контроля и регулирования. Состоит из датчиков, сигнализаторов значений параметров, источников питания. Он представляет собой уровень, на котором осуществляется контроль и регулирование параметров процесса при помощи средств контроля и регулирования, находящихся на объекте автоматизации. Все эти средства расположены непосредственно на объекте и на щитах участков КИПиА и представляют собой: первичные датчики, вторичные приборы, станции управления, цифровые регулирующие устройства (микроконтроллер). Также на этом уровне расположены средства диспетчерской связи и производственной громкоговорящей связи. На этом уровне система выполняет следующие функции: контроль параметров, измерительное преобразование, контроль и сигнализация измерительных параметров, выбор режимов работы, регистрация параметров, связь с объектом. На верхней ступени этого уровня находится оператор, который непосредственно контролирует и, если необходимо, регулирует определенные параметры процесса. В данном проекте на нижнем уровне находятся средства локальной автоматики – микроконтроллер, который выполняет функции регулятора и аналоговый вторичный прибор для оперативного отображения текущей информации на щите КИПиА. Для обеспечения гибкости системы предусмотрены  возможности перехода системы в полуавтоматический (ручное определение задания регулятору), а также ручной режим работы (ручное управление исполнительными механизмами).

2. Уровень централизованных средств контроля и управления. На этом уровне происходит контроли и управление процессом централизованно, т.е. имеется возможность управлять несколькими технологическими объектами одновременно и решать дополнительные задачи связанные с обработкой данных. На этом уровне расположена ЭВМ, выполняющая следующие функции: ручной ввод данных, регистрация параметров на внешних запоминающих устройствах, моделирование работы объекта и выдача заданий на локальные регулирующие устройства, расчет показателей работы за смену на основании поступающих данных в течении смены, расчет технико-экономических показателей. На высшей ступени этого уровня располагается оператор, который и производит контроль за работой ЭВМ и вводит недостающие данные о работе агрегата. На данном уровне нет средств связи с объектом, т.к. всю необходимую информацию ЭВМ получает через модуль интерфейсной связи микроконтроллера в цифровом виде. Уровень АСУ связан с предыдущим уровнем при помощи диспетчерской связи и производственной громкоговорящей связи.

Данная структура позволяет системе гибко реагировать на выход из строя какого-либо элемента, для обеспечения непрерывности технологического процесса. При выходе  из строя или нарушении связи с компьютером задание микроконтроллеру будет определено вручную. При выходе из строя или нарушении связи с микроконтроллером управление может осуществляться с помощью блока ручного управления.

Верхний  уровень  автоматизации

   нижний   уровень   автоматизации

Рисунок 4.1 – Структура системы автоматизации

Таблица 4.1 – Условные обозначения технических средств на структурной схеме контроля и автоматизации

Продолжение таблицы 4.1

Таблица 4.2 – Условные обозначения функций системы автоматизации

5 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ

Функциональная схема автоматизации – основная схема проекта и показывает функционально-блочную структуру управления, а также степень оснащения объекта управления устройствами контроля и управления.

На функциональной схеме в дипломном проекте изображена система автоматизации процесса спекания агломерата на агломерационной фабрике ОАО «ММК им. Ильича» (лист 3). 

В соответствии с поставленными задачами разработаны контуры:

-     автоматического контроля температуры в зажигательном горне;

-     автоматического регулирования температуры в зажигательном горне;

-     автоматического контроля температуры в коллекторе спекания;

-     автоматического контроля температуры в коллекторе охлаждения;

-     автоматического контроля температуры природного газа на аглокорпус;

-     автоматического контроля температуры в вакуумкамерах №16-21, 31;

-     автоматического контроля и регулирования законченности процесса спекания;

-     автоматического контроля температуры отходящих газов перед эксгаустером;

-     автоматического контроля температуры отходящих газов перед скрубберами;

-     автоматического контроля разрежения перед эксгаустером;

-     автоматического контроля разрежения в коллекторе спекания;

-     автоматического контроля разрежения в коллекторе охлаждения;

-     автоматического контроля разрежения в вакуумкамерах №1-17;

-     автоматического контроля давления природного газа в горн;

-     автоматического контроля давления воздуха в горн;

-     автоматического контроля расхода природного газа в горн;

-     автоматического контроля расхода природного газа на аглокорпус;

-     автоматического контроля расхода воздуха в горн;

-     автоматического регулирования соотношения «топливо-воздух»;

-     автоматического контроля уровня шихты в промбункере;

-     автоматического контроля скорости аглоленты;

-     аварийной сигнализации агломашины.

Рассмотрим более подробно разработанные контуры.

Контур автоматического контроля температуры в зажигательном горне: измерение температуры осуществляется первичным пирометрическим преобразователем ППТ121-01 (поз.1-1), с которого сигнал поступает на вторичный измерительный преобразователь ПВ-0 (поз.1-2), который выдает стандартный сигнал 0-5 мА на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз.1-3) и на микроконтроллер Symatic S7-300. С микроконтроллера сигнал поступает в ЭВМ.

Контур автоматического контроля температуры в коллекторе спекания: сигнал с термоэлектрического преобразователя ТХК-1087 (поз.4-1) поступает на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз.4-2), на микроконтроллер и на ЭВМ.

Расположение приборов в контурах автоматического контроля температуры в коллекторе охлаждения, температуры природного газа на аглокорпус, температуры в вакуумкамерах №16-21, 31, температуры отходящих газов перед эксгаустером и перед скрубберами аналогично контуру контроля температуры в коллекторе спекания.

Контур автоматического контроля разрежения перед эксгаустером, в коллекторе спекания и коллекторе охлаждения, вакуумкамерах №1-17 осуществляется с помощью измерительного преобразователя разряжения «САПФИР-22М-ДВ», сигнал с которых поступает на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121, на микроконтроллер и на ЭВМ.

Контур автоматического контроля давления природного газа и воздуха в горн: состоит из датчика-реле напора ДН-40 (поз.22-1, 23-1), преобразователь МЕТРАН-45 (поз.22-2, 23-2) и вторичного регистрирующего прибора Диск-250 (поз.22-3, 23-3). Кроме того сигнал поступает на микроконтроллер и на ЭВМ. Здесь работает аварийная сигнализация: при ослаблении давления газа срабатывает звуковая или световая сигнализация, а затем останавливается работа машины.

Контур автоматического контроля расхода воздуха, природного газа в горн и на аглокорпус абсолютно одинаковы по составу приборов: диафрагма (поз.  24-1, 25-1, 26-1), преобразователь измерительный разности давлений «САП-ФИР-22М-ДД-2410» (поз. 24-2, 25-2, 26-2), блок извлечения корня БИК-1,1 (поз.24-3, 25-3, 26-3), вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз.24-4, 25-4, 26-4), выходной сигнал с которого поступает на микроконтроллер Symatic S7-300 и на ЭВМ.

Контур автоматического контроля скорости агломашины: состоит из тахогенератора постоянного тока ТГМ-30 (поз.28-1), сигнал с которого поступает на микроконтроллер и на ЭВМ.

Контур автоматического контроля уровня шихты в промбункере: состоит из датчика уровня (поз. 27-1), сигнал с которого поступает на измерительный преобразователь ЭП-8007 (поз.27-2), а затем на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз. 27-3), выходной сигнал поступает на микроконтролер Symatic S7-300 и на ЭВМ.

Аварийная сигнализация агломашины осуществляется следующим образом: при падении разрежения в коллекторе спекания или давления природного газа, воздуха при подаче в горн ниже допустимого, происходит звуковая сигнализация при переключении кнопочно переключателя КЕ-011 на звонок МЗ-1, либо световая сигнализация, при переключении на световое табло ТСМ.

Далее приводятся основные параметры выбранных модулей микроконтроллера Simatic S7-300.

Блок питания PS 307 1В сконструирован для подключения к линейному напряжению 120/230 В переменного тока и снабжает вторичную сторону напряжением 5 В постоянного тока  4 А и 24 В постоянного тока 0,5 А.

Входное напряжение:

- номинальное значение           ~120/230 В;

- допустимые диапазоны                   от 85 до 132 В от 170 до 264 В.

частота питающей сети:

- номинальное значение           50/60 Гц;

- допустимый диапазон           от 47 до 63 Гц.

- при 120 В перем. тока           0,55 А;

- при 230 В перем. тока           0,31 А.

Выходные напряжения:

- номинальное значение           5,1 В / 24 В;

- допустимые диапазоны                   5 В: +2% / -0,5%; 24 В: ±5%;

Выходные токи                        5 В: 4 А; 24 В: 0,5 А.

Блок питания PS 307 1Е сконструирован для подключения к линейному напряжению 120/230 В переменного тока и снабжает вторичную сторону напряжением 5 В постоянного тока 10 А и 24 В постоянного тока 1 А.

Входное напряжение:

- номинальное значение           ~120/230 В;

- допустимые диапазоны                   от 85 до 132 В от 170 до 264 В.

частота питающей сети:

- номинальное значение           50/60 Гц;

- допустимый диапазон           от 47 до 63 Гц.

Номинальный входной ток:

- при 120 В                               1,14 А;

- при 230 В                               0,57 А.

Выходные напряжения:

- номинальное значение           5,1 В / 24 В;

- допустимые диапазоны                   5 В: +2% / -0,5%; 24 В: ±5%;

Выходные токи                        5 В: 10 А; 24 В: 1,0 А.

Таблица 5.2 – Технические характеристики CPU 315-2DP

Таблица 5.3 – Технические характеристики интерфейсных модулей          IM 153-1

Повторитель RS 485 усиливает сигналы данных на линиях шины и связывает шинные сегменты между собой.

Таблица 5.4 – Технические данные повторителя R 485

Таблица 5.5 – Технические данные памяти

Таблица 5.6 – Модуль ввода дискретных сигналов SM 321 (16 входов)

Таблица 5.7 – Модуль ввода аналоговых сигналов SM 331 (8 входов)

Модуль аналогового вывода SM 332:

-  4 выходов;

-  разрешающая способность 13 бит;

-  выходные диапазоны для напряжения;

-  выходные диапазоны для тока;

-  напряжение питания: 24 В пост.тока.

Таблица 5.8 – Модуль аналогового вывода SM 332

Модуль с релейным выходом SM 332:

-    8 выходов;

-    номинальное выходное напряжение: до 230 В перем.тока / 125 В пост. тока

Таблица 5.9 – Модуль аналогового вывода SM 332

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5