Науково-технічний і організаційний прогресс

ВСТУП

  Важливе значення науково-технічним проблемам розвитку харчової промисловості відводяться автоматизації виробничих процесів. Автоматизація виробничих процесів на даному етапі включає в себе: впровадження нових приладів та технічних засобів, створення розгалужених систем управіння, в яких застосовуються такі технічні засоби як контролери, мікропроцесори, щитові комп’ютери та інші засоби автоматизації.

Цукрова промисловість  є однією із важливих галузей харчової промисловості України. На даному етапі  розвитку цукрової галузі в умовах скорочення посівів, малої врожайності  або низької якості буряку, високих  цін на енергоносії, зношення застарілого  обладнання, і як наслідок висока собівартість виробництва. Тому головними напрямками розвитку є реконструкція, модернізація і технічне вдосконалення обладнання, підвищення ефективності праці, скорочення чисельності обслуговуючого персоналу. Але в свою чергу заміна устарілого  обладнання на нове більш сучасне , введення нових технологій замість  старих веде до великих економічних  затрат та тривалого часу. А введення автоматизованих систем управління технологічним процесом цукрового  виробництва дозволить виконати це в короткий час і без великих  економічних затрат.

Актуальність  проекту полягає в тому, що автоматична  система управління технологічним  процесом на вітчизняних виробництвах  дозволить 

вирішити три  основні задачі: стабілізувати потік  сировини та продуктів, скоротити втрати сировини

та енергоносіїв, забезпечити управління виробництвом. І головне 

вирішити мету, яка заключається в тому щоб робота відділення забезпечувала необхідну  потужність та ритмічну подачу продукту при додержанні технологічного процесу. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика приміщення у якому знаходиться об’єкт

     автоматизації

 

Виробництво цукру  характеризується високою вибухо- та пожежо- небезпекою. Сам цукор є  горючою речовиною, зважена в  повітрі виробничих приміщень пил  цукру вибухонебезпечна, осіла цукровий пил пожежонебезпечна, вона сильно електризується. У технологічному процесі  використовуються такі небезпечні речовини, як формалін, сірка, кислоти; виділяються  аміак, водень, оксид вуглецю, діоксид  сірки. Горючими речовинами є сухий  буряковий жом і його пил, а  також використовуються при затарюванні  пакувальні матеріали. Для очищення рафінадних сиропів в якості адсорбентів  застосовуються кістяний і активоване вугілля. Пожежонебезпечні властивості  речовин, що зустрічаються в цукровому  виробництві.

Цукрова пил при  відносній вологості повітря  понад 70% не загоряється, тому ряд технологічних  операцій, аж до виходу цукру-сирцю  з продуктового відділення, не представляє  пожежної небезпеки. Виняток становлять дифузійні батареї, де для дезінфекції використовується формалін; Випарна станція, при виварку якої виділяється водень; сірчані печі, призначені для вироблення сульфітаціонного газу; випалювання вапняку і сушіння жому.

Сушка та упаковка цукру-піску, оброблення, сортування і  пакування цукру-рафінаду, виробництво  цукрової пудри є найбільш небезпечними в пожежному відношенні переділами виробництва, тому що з-за високих концентрацій цукрового пилу можливі не лише загоряння, але і вибухи. Виробництво цукру-рафінаду більш пожежонебезпеки, ніж цукробурякове  виробництво, тому що сировиною для  нього служить цукор-пісок, а не буряк або сирець. Оцінка категорій  виробничих приміщень за вибухо-і  пожежонебезпеки, а також класифікація їх за вимогами до пожежної безпеки  електроустановок. Примітка. Класи  пожежо-та вибухонебезпечних пилу приведені  за даними.

Попередження  виникнення вибухів і пожеж сприяє виконання поряд з організаційними  і технологічними заходами спеціальних  вимог до систем інженерного обладнання.

Виробничі приміщення оснащуються системами опалення і припливно-витяжної вентиляції. Призначення  вентиляційних систем полягає не лише у створенні необхідних санітарно-гігієнічних  умов, але й у запобіганні освіти вибухо-і пожежонебезпечних концентрацій. Вибір систем опалення та вентиляції здійснюється відповідно до нормативних  вимог [1] та відомчими вказівками згідно категорійності приміщень. Протипожежні вимоги до опалювально-вентиляційних  систем регламентують вибір типу обладнання, порядок його розміщення з урахуванням ступеня вогнестійкості.

При виробництві  цукру передбачаються наступні основні  заходи, що забезпечують вибухо-і пожежна  безпека. Як правило, передбачаються повітряні  системи опалення відділенні сушіння  цукру, пресового і колочний-пакувального, сушки і розфасовки лимонної кислоти, складу безтарного зберігання цукру. Приладові  системи опалення застосовуються в  приміщеннях категорій В, Г, Д; в  якості опалювальних приладів на ділянках з пилевиделеніямі використовуються регістри з гладких сталевих труб, що встановлюються на відстані не менше 100 мм від стін, з пристроєм в  приміщеннях категорій Б і  В захисних екранів з негорючих  матеріалів.

Вентиляційні  системи розраховуються з умов забезпечення концентрацій шкідливих речовин  у робочій зоні нижче ГДК, які  значно менше значень НКПРП, встановлених для цих речовин. Вибухонебезпечні концентрації можуть створюватися у  повітроводах витяжних систем, сухих  пиловловлювачів та бункерах уловлена пилу. Щоб уникнути цього, концентрація горючих газів, пари, пилу в видаляється  системами механічної вентиляції повітрі  не повинна перевищувати 50% НКПРП. У  виробничих приміщеннях категорії  Б поряд з механічною вентиляцією  передбачається загальнообмінна природна витяжка в обсязі не менш одноразового повітрообміну; тут-таки необхідно  передбачати системи механізованого прибирання пилу; для виробничих приміщень  з виділенням цукрового пилу слід організовувати мокру пилеуборку. Забороняється  застосовувати Сдув пилу стиснутим  повітрям.

Системи місцевих відсмоктувань, що видаляють пил  цукру, сірки, вугілля, слід передбачати  з резервним вентилятором, якщо в  цеху відсутня аварійна вентиляція. Не допускається об'єднувати в одну систему відсмоктування, що видаляють речовини, що створюють при змішуванні легкозаймисті чи вибухонебезпечні суміші; не рекомендується об'єднувати в одну систему місцеві відсмоктування від транспортера обпаленої вапна і кареток ізвестеобжігательной печі і витяжку від з-вестегасільного барабана і від укриттів песколовушек і мішалок. Системи загальнообмінної вентиляції сушильних відділень, цеху цукрової пудри, складу безтарного зберігання цукру оснащуються резервним вентилятором, якщо продуктивність систем аварійної вентиляції не забезпечує концентрацію цукрового пилу в повітрі нижче 0,8 г/м3.

Приймальні отвори для видалення повітря системою загальнообмінної витяжної вентиляції з верхньої зони випарної станції  слід розташовувати не нижче 0,1 м  від площини стелі. Згідно з вимогами технологічної частини у виробничих приміщеннях передбачається аварійна витяжна вентиляція з механічним спонуканням, що забезпечує 8-кратний  повітрообмін.

Сушильне відділення характеризуеться за вибухо і пожежонебезпекою :

  Вибухо небезпека  – группа Б                 

  Пожежонебезпекою - В і А 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Опис системи автоматизації

Контур регулювання  подачі пари в випарник. На виході з  барабана вимірюється термоперетворювачем  типу ТСМ 100М (поз.1а) температура гарячого цукру та через мікропроцесорний регулятор надходить на контролер. При підвищенні або пониженні  температури сигнал перероблюється і видається сигнал на  електропневматичний  клапан типу Z-1  (поз.1в) вх.сигн. 4-20мА., який в скою чергу регулює подачу гарячого повітря в апарат.

Контур вимірювання  температури. За допомогою термоперетворювачів  типу ТСМ 100М (поз.2а,3а) здійснюється вимірювання  температури.

В системі автоматизації  сушильного барабана я застосував такі засоби як :

1. Термоперетворювач типу ТСМ – 100М
2. Мікропроцесорний регулятор Simatic S7 SIPART   DR19
3. Електропневматичний клапан
4. Електромагнітний витратомір типу MAG 3100
5. Вимірювальний перетворювач типу МТМ
6. Програмний контролер типу Simatic S7

Я обрав такі засоби автоматизації тому , що вони є новими і мають не високу ціну. Ця система автоматизації зменшить участь людини в процесі до мінімума.

 

 

 

 

 

 

3. Обґрунтування вибору модифікації приладів і контролера,

 їх технологічна  характеристика

Програмний контролер  типу Simatic S7

SIMATIC STEP 7 - програмне  забезпечення фірми Siemens AG для  розробки систем автоматизації  на основі програмованих логічних  контролерів SIMATIC S7-300/S7-400/M7/C7 і WinAC. Програмне забезпечення випускається з інтерфейсом англійською, німецькою, французькою, італійською та іспанською мовами. Спеціальні версії забезпечують роботу японською і китайською мовами.

 

Розрізняють наступні версії:

• SIMATIC STEP 7
• SIMATIC STEP 7 Professional
• SIMATIC STEP 7 Lite

 

Для контролерів SIMATIC S7-200 існує власний програмний продукт STEP 7 MicroWin.

 

Рисунок 1.

 

За допомогою  цієї програми виконується комплекс робіт по створенню та обслуговування систем автоматизації на основі програмованих логічних контролерів SIMATIC S7-300 і SIMATIC S7-400 фірми Siemens. У першу чергу це роботи з програмування контролерів. Програмований логічний контролер, (ПЛК) - це мікропроцесорне пристрій, призначений для керування технологічними процесами в промисловості та іншими складними технологічними об'єктами (наприклад, системи управління мікрокліматом). Принцип роботи ПЛК полягає в зборі сигналів від датчиків та їх обробки з прикладної програмі користувача з видачею керуючих сигналів на виконавчі пристрої. В основі роботи лежить концепція проекту, під яким розуміється комплексне рішення задачі автоматизації, включаючи кілька взаємозалежних контролерів, що з'єднують їх мережі та системи людино-машинного інтерфейсу. Роботу з проектом в цілому забезпечує головна утиліта STEP 7 - SIMATIC Manager. STEP 7 дозволяє проводити конфігурування програмованих логічних контролерів і мереж (утиліти HWConfig і NetPro). У процесі конфігурування визначається склад устаткування в цілому, розбивка на модулі, способи підключення, що використовуються мережі, вибираються настройки для використовуваних модулів. Система перевіряє правильність використання та підключення окремих компонент. Завершується конфігурування завантаженням вибраної конфігурації в устаткування, що по суті є налагодженням устаткування. Утиліти конфігурування дозволяють здійснювати діагностику обладнання, виявляти апаратні помилки або неправильний монтаж устаткування. Програмування контролерів проводиться редактором програм, що забезпечує написання програм на трьох мовах:

LAD - мова релейно-контактної  логіки;

FBD - мова функціональних  блокових діаграм; 

STL - мова списку  інструкцій.

 

На додаток  до трьох основних мов можуть бути додано чотири додаткові мови, що поставляються  окремо:

• SCL - структурований мова управління, по синтаксисі близький до Pascal;
• GRAPH 7 - мова управління послідовними технологічними процесами;
• HiGraph 7 - мова управління на основі графа станів системи;
• CFC - постійні функціональні схеми.

Можливість спостереження  за поточним станом програми, доступне при використанні будь-якої мови програмування, що забезпечує не тільки налагодження програмного забезпечення, а й  пошук несправностей в підключається  обладнанні, навіть якщо воно не має засобів діагностики. Інтегрована розробка систем автоматизації на основі STEP 7

У сімействі програмних продуктів компанії Siemens для вирішення  комплексних завдань автоматизації STEP 7 виконує інтеграційні функції. До проекту STEP 7 можуть бути, наприклад, включені системи людино-машинного  інтерфейсу, наприклад, операторські панелі, конфігуровані за допомогою виробленого Siemens програмного забезпечення ProTool або WinCC Flexible, або персональний комп'ютер з програмним забезпеченням WinCC. Інтеграція проектів для ЧМІ до проекту STEP 7 полегшує автоматичне зв'язування проектів для контролера і операторського інтерфейсу, прискорює проектування і дозволяє уникнути помилок, пов'язаних з роздільним використанням програм. Повною мірою ці переваги проявляються при використанні системи проектування PCS7, в основі якої також використовується STEP 7. Аналогічно в STEP 7 інтегрується програмне забезпечення для налаштування і управління складними вимірювальними або виконавчими пристроями автоматізіці, наприклад, частотними приводами. STEP7 також дозволяє спроектувати мережеві настройки. з'єднання і передачу даних між пристроями автоматизації, наприклад, системи Master-Slave при обміні даних по шині Profibus з використанням протоколу DP.

Мікропроцесорний  регулятор Simatic S7 SIPART   DR19

Регулятор як частина  загального автоматизованого рішення  в машинобудуванні, в тому числі  і в малому, сьогодні реалізується ще під сильним впливом окремих  елементів (апаратурних або програмних). На основі автоматизованої системи SIMATIC TIA (Totally Integrated Automation - повністю інтегрована  автоматизація) запропоновані, поряд  зі стандартними PLC-виробами (англ. PLC - програмовані логічні контролери; ньому. SPS), і пристрої - регулятори, які повністю уніфіковані з системою SIMATIC. Для  самих різних завдань запропоновано  ступінчастий ряд регуляторів у  апаратурно та програмному виконанні.