Автоматизация процесса выпаривания

Несколько типов центральных  процессоров различной производительности и широкий спектр модулей с  множеством встроенных функций существенно  упрощают разработку систем автоматизации  на основе SIMATIC S7-400. Если алгоритмы управления становятся более сложными и требуют применения дополнительного оборудования, контроллер позволяет легко нарастить свои возможности установкой дополнительного набора модулей.

коммуникации

SIMATIC S7-400 поддерживает множество вариантов организации промышленной связи:

• MPI интерфейс, встроенный во все центральные процессоры. Для подключения программаторов/ компьютеров, систем человеко-машинного интерфейса, систем S7-300, систем M7, а также других систем S7-400.

• PROFIBUS-DP интерфейс, встроенный в несколько типов центральных процессоров для организации связи со станциями распределенного ввода-вывода ET 200.

• Коммуникационные модули для организации связи по сетям  PROFIBUS и Industrial Ethernet.

• Коммуникационные модули для организации эффективной  связи по PPI соединениям.

Центральные процессоры и  коммуникационные модули поддерживают следующие виды связи:

• Связь с процессом. Для циклического обслуживания модулей ввода-вывода по сети (AS-интерфейс или PROFIBUS-DP).

Обмен данными;

• Для обмена данными  между ПЛК или станцией человеко-машинного  интерфейса и несколькими ПЛК. Обмен  данными может выполняться циклически или по прерываниям через блоки  в программе пользователя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решения по автоматизации

В проектируемой  системе  автоматизации выпарной установки  предполагается несколько контуров регулирования, контроля и один контур защиты:

1) Каскадная АСР температуры теплоносителя: Исходя из того, что объект регулирования обладает большой инерционностью и запаздыванием по каналу управления, используем каскадную АСР. В этом случае основным каналом регулирования является температура (поз.1-1), а вспомогательным концентрация целевого компонента. Для измерения качества целевого компонента я использовала кондуктометрический концентратомер (МАК 2-А) (поз.5-1), исходя из того, что целевой компонент - соль.

 ("МАК-2А" анализатор кондуктометрический концентрации вещества, для определение концентрации кислот, щелочей и солей. Технические характеристики: Измеряемый компонент кислоты, щелочи и соли, Контролируемая среда  - водные растворы; Тконролируемого р-ра = Траб.+15°С, Форма представления информации - и стрелочная или цифровая индикация; выходной сигнал: 0...5, 4…20мА, Пределы измерения кислоты: 0...15%; щелочи 0...5%; соли 0...15%. Погрешность ±4%. Принцип действия основан на изменении электропроводности растворов. Питание, потребляемая мощность: 220В, 50Гц; 15ВА. Длина линии связи - 5м. Исполнение - общепромышленное. Конструкция - датчик погружного типа L=100...2000мм. Состав : датчик (Д); электронный блок (ЭБ). Габаритные размеры, мм: диаметр - 130хL (Д); 220х290х140 (ЭБ). Масса, кг : 2 (Д); 4,5 (ЭБ))

Из условий того, что  производство не является взрывоопасным, есть возможность использовать термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом.

  (Метран-200Т - Датчик температуры с унифицированным выходным сигналом, Для работы в системах автоматического контроля, регулирования и регистрации температуры на объектах в различных отраслях промышленности, энергетики, коммунального хозяйства, в т.ч. во взрывоопасных условиях (МЕТРАН-200Т-Ех). Диапазон от 0 до 180 °С, погрешность ± 0,25; ± 0,5; ± 1%, Номинальная статическая характеристика - Cu 100, Длина монтажной части, мм - min 120, max 2000, Напряжение питания, В - 36, Выходной сигнал, mA  0...5 или 4...20).  Унифицированный сигнал дает возможность построения систем АСУ ТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

2) Одноконтурная АСР давления в выпарном аппарате: В качестве датчика избыточного давления я использовала  Метран-43-ДИ (поз.2-1) с унифицированным выходным сигналом.

(Датчики давления  серии Метран-43:   

                                                                                             

• "сухая" без заполняющей жидкости конструкция
• повышенная точность и надежность измерений
• многовариантность конструкций приемников давления обеспечивает     применимость в различных техпроцессах

Исполнение: общепромышленное, Ex, Вн, Т, Э.

Цифровая индикация.

В зависимости  от типа электронного преобразователя  датчики имеют два вида исполнения: МП - микропроцессорный, АП- аналоговый.

Датчик с МП имеет следующие режимы работы:

• режим измерения;
• режим установки (смещение "нуля", настройки "нуля" и диапазона измерения, выбор времени установления выходного сигнала и единиц измерения давления) и контроля параметров измерения;
• постоянный контроль своей работы;
• формирование сигнала о неисправности

Технические характеристики: Верхний предел измерений  -100 кПа, Нижний предел измерений -10 кПа, Взрывозащищенность  Ех, Вн, Климатическое исполнение - УХЛ3.1, У2, Т3,  Измеряемый параметр - жидкость, пар, газ, в т.ч. газообразный кислород и кислосодержащие среды при давлении не выше 1,6 Мпа. Основная допускаемая погрешность -  0,15. Степень защиты от воздействия пыли и воды - IP65)

 

3) Система защиты: при прекращении подачи раствора устройство защиты должно отключить линию теплоносителя для предотвращения порчи продукта и аварии. В системе предполагается использование расходомера переменного препада давления (Метран-44-ДД) (поз.3-2) и диафрагмы ДКС (поз.3-1) с условным проходом в 50 мм.

(ДКС - диафрагма предназначена для измерения расхода жидкости, пара или газа в комплекте с дифманометрами-расходомерами. Диафрагмы для расходомеров предназначены для создания перепада давления при измерении расхода жидкостей газов или пара по методу переменного перепада давления. Диафрагмы вида ДКС по типоразмерам изготавливаются в соответствии с ГОСТ 26969-86. ДКС – камерная диафрагма, устанавливаемая во фланцах трубопровода, на условное давление до 10 МПа, с условным проходом от 50 до 500 мм. Диафрагма изготавливается из стали 12Х18Н10Т, либо из стали 10Х17Н13М2Т ГОСТ 5632-72 (условное обозначение "в"). Диафрагма вида ДКС устанавливается в трубопровод между фланцами по ГОСТ 12815-80, удовлетворяющими требованиям приложения 5 ГОСТ 26969-86 и доработанными под посадочный диаметр кольцевых камер. Уплотнение соединения следует вести с помощью двух уплотнительных прокладок, устанавливаемых между фланцем и кольцевой камерой диафрагмы, как со стороны входа, так и со стороны выхода потока. Прокладки должны быть изготовлены из паронита по ГОСТ 481-80 толщиной 0,6 мм или других материалов, стойких к воздействию измеряемой среды).

 Использование диафрагмы  обусловлено тем что исходная смесь не является вязкой и не содержит взвесей. Из условий того, что производство не является взрывоопасным, есть возможность использования расходомера с унифицированным выходным сигналом в 24 В.

(Метран-44-ДД: Коррозионностойкие датчики давления серии Метран-44-ДД с микропроцессорным преобразователем предназначены для измерения разности давлений и гидростатического давления. Имеют трехмембранную конструкцию преобразователя разности давлений, из которых одна мембрана измерительная защищена с двух сторон разделительными коррозионностойкими мембранами. Оригинальная конструкция преобразователя давления обеспечивает по сравнению с аналогичными датчиками: высокую коррозионную стойкость к агрессивным средам; повышенную стойкость выходного сигнала к изменению температуры окружающей среды и статическому избыточному давлению рабочей среды; стойкость к вибрациям; высокую долговременную надежность и стабильность характеристик; возможность настройки на любой верхний предел измерений.