Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Перечень условных сокращений
• Введение
• 1. Производство бумаги
• 2. Техническое оборудование
• 3. Технологический процесс сортирующего гидроразбивателя
• 4. Обоснование необходимости автоматизации
• 5. Разработка новой системы автоматизации. Функциональная схема автоматизации сортирующего гидроразбивателя
• 6. Выбор элементной базы
• 7. Защита и сигнализация
• 8. Расчет надёжности системы
• Заключение
• Список использованной литературы

Перечень условных сокращений

1-Wire-Однопроводный интерфейс передачи данных;

A/D - Analog / Digital (Аналоговый сигнал / Цифровой сигнал);

EEPROM (ПЗУ (ЭСППЗУ)) - Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (Электрически стираемое перепрограммируемое постоянно запоминающее устройство);

ET - Преобразователь электрической величины;

FE - Первичный измерительный преобразователь;

FT - Датчик измерения расхода;

NS - Исполнительный механизм;

PT - Датчик давления;

PE - Преобразователь сигнала датчика давления;

QT - Датчик качества волокнистой массы;

PDC - Датчик разности давления;

TT - Преобразователь сигнала датчика давления;

ROM (ПЗУ) - Read Only Memory (Постоянно запоминающее устройство);

UART - Universal Asynchronous Receiver - Transmitter (Универсальный асинхронный приёмопередатчик);

САУ - Система автоматического управления;

ИК - Инфракрасный;

АСК - Автоматическая система корекции;

ОЗУ - Оперативно запоминающее устройство;

СНиП - Строительные нормы и правила;

ТЭН - Трубчатый электронагреватель;

АСУ ТП - Автоматическая система управления технологическими процессами.

Введение

Автоматизация технологического процесса - это совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление производственным процессом без непосредственного участия человека и не только управление.

- основными целями автоматизации технологического процесса являются:

- повышение эффективности производственного процесса.

- повышение безопасности производственного процесса.

Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:

- улучшение качества регулирования

- повышение коэффициента готовности оборудования

- улучшение эргономики труда операторов процесса

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

- внедрения современных методов автоматизации;

- внедрения современных средств автоматизации.

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса, создаётся АСУ ТП.

Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

Автоматизация технологического процесса составляет важную часть научно-технического прогресса в проведении работ.

В настоящее время мировая бумажная промышленность выпускает свыше 600 видов бумаг и картона, обладающих разнообразными, а в ряде случаев совершенно противоположными свойствами: высоко прозрачные и почти совершенно непрозрачные (неактиничные). Электропроводящие и

электроизоляционные; толщиной в 4-5 мкм (т. е. в 10-15 раз тоньше человеческого волоса) и толстые виды, хорошо впитывающие влагу и водонепроницаемые (бумажный брезент); прочные и слабые, гладкие и шероховатые; паро-, газо-, жиронепроницаемые и др.

Разнообразие свойств разных видов бумаги обеспечивает широкие возможности применения ее не только в быту и в качестве материальной основы для письма и печати, но и в различных областях народного хозяйства: химической, электро-, радиотехнической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.

1. Производство бумаги

Производство бумаги складывается из следующих процессов

* приготовление бумажной массы (размол и смешение компонентов, проклейка, наполнение и окраска бумажной массы);

* выработка бумажной массы на бумагоделательной машине (разбавление водой и очистка массы от загрязнений, отлив, прессование и сушка, а также первичная отделка);

* окончательная отделка (каландирование, резка);

* сортировка и упаковка.

При размоле волокнам придают необходимые толщину и физические свойства. Размол производится в аппаратах периодического и непрерывного действия (роллах, конических и дисковых мельницах, рафинерах и других). Чтобы сделать бумагу пригодной для письма и придать ей гидрофобные свойства, в бумажную массу вводят канифольный клей, парафиновую эмульсию, глинозём и другие способствующие слипанию вещества (так называемая проклейка); для повышения связи между волокнами и увеличения механической прочности и жёсткости добавляют крахмал, животный клей; для увеличения прочности бумаги во влажном состоянии -мочевино и меламиноформальдегидные смолы. Для повышения белизны, гладкости, мягкости и непрозрачности, а также улучшения печатных свойств бумаги вводят минеральные наполнители (каолин, мел, тальк); для придания цвета и повышения белизны - анилиновые (реже минеральные) красители. Некоторые виды бумаги, например, впитывающие и электроизоляционные, вырабатываются без проклейки и наполнения. Бумага из конопляной массы и рисовая бумага белее бумаги из древесной целлюлозы, поэтому зачастую не требует дополнительного химического отбеливания волокон. Готовая бумажная масса концентрацией 2,5-3,5 % с помощью насоса подаётся из подготовительного отдела в мешальный бассейн, откуда поступает на бумагоделательную машину. Предварительно масса разбавляется оборотной водой (до концентрации 0,1-0,7 %) и пропускается через очистную аппаратуру (песочницы, вихревые и центробежные очистители и узлоловители).

Наиболее распространена так называемая столовая (с плоской сеткой) бумагоделательная машина. Бумагоделательная машина состоит из сеточной, прессовой и сушильной частей, каландра и наката. Бумажная масса непрерывным потоком вытекает на движущуюся замкнутую в кольцо сетку машины, где происходит отлив, обезвоживание и уплотнение бумажного полотна. Дальнейшее обезвоживание и уплотнение полотна производится в прессовой части, образуемой несколькими вальцовыми прессами, между валами которых бумажное полотно транспортируется цельным в течение всего процесса шерстяным сукном, служащим эластичной прокладкой.

Окончательное удаление воды происходит в сушильной части, где полотно бумаги попеременно соприкасается своими поверхностями с обогреваемыми изнутри паром чугунными шлифовальными цилиндрами, расположенными в шахматном порядке в двух ярусах. Поверхность бумаги получается гладкой благодаря тому, что она прижимается к цилиндрам верхними и нижними сукнами. Затем бумажное полотно отделывается в каландре, представляющем собой вертикальную батарею из 5-8 металлических валов. При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, уплотняется и выравнивается по толщине. Получаемое полотно бумаги наматывается на рулоны на накате, представляющем собой принудительно вращаемый цилиндр, к которому прижимается валик с наматываемой на него бумагой.

2. Техническое оборудование

Сортирующие гидроразбиватели применяются для дороспуска макулатурной массы после ёё основной очистки в гидроразбивателе роспуска вторичной макулатуры.

Сортирующий гидроразбиватель предназначен для очистки и сортирования макулатурной массы а, так же он применяется на предприятиях в которых применяется двух ступенчатая степень обработки и сортировки макулатуры в технологических схемах, двухступенчатого роспуска. Состоит сортирующий гидроразбиватель (рис. 1), с полностью герметической емкости 1 закрытого типа, к этой емкости присоединен тангенциально патрубок 2 подачи макулатурной массы, после выхода основного гидроразбивателя. В емкости сортирующего гидроразбивателя в центре торцевой крышки, расположенной на против ротора, трубопровод торцевой крышки емкости 8 для отвода легких загрязнений. В нутрии емкости над сортирующие ситом 4 установлен ротор 3. Общая емкость была поделена на две емкости для которой сито является сортирующей перегородкой между емкостью 1 камеры приема и камерой приема готовой очищенной массы 5, к которой присоединен патрубок 6 отвода готовой массы для дальнейшей переработки непосредственно в бумагу. Для отвода тяжелых загрязнений служит патрубок 7, который непосредственно связанный с грязевиком.

3. Технологический процесс сортирующего гидроразбивателя

На рисунке 1 показан сортирующий гидроразбиватель.

После роспуска в основном гидроразбивателе макулатурная масса под давлением подается тангенциально в емкость 1 через патрубок 3.

Тангенциальная подача макулатурной массы предназначена для упрощения роботы, вращения ротора 2, взаимодействие работы ротора и тангенциальная подача макулатурной массы обеспечивает закрутку потока массы в емкости. При этом в закрученном потоке частицы с плотностью, большей плотности воды, начинают собираются у стенок емкости, и удаляются через патрубок 8 предназначенный для отвода тяжелых загрязнений в грязевик.

В грязевике после основной очистки собравшиеся тяжелые частицы, в котором при разбавлении водой и превращается на эмульсию которая в дальнейшем переходит по патрубкам на дальнейшую доработку.

В центре емкости, вдоль оси от центра крышки до ротора вращения потока, возникает зона разрежения и образуется центральный воздушный вихрь, при действии центробежной силы, по центру скапливаются легкие загрязнения. Эти загрязнения можно периодически или непрерывно отводят через патрубок 8. Легкие загрязнения, плотность которых близка к плотности воды, собираются и в центре емкости и циркулируют по всему объему емкости. Удаление этих загрязнений происходит следующим образом. При закрытом патрубке 7 в емкости возрастает концентрация этих легких загрязнений, так как они из за своей плотности не пропускаются через сито 4 которое предусмотрено для прохождения очищенной массы.

Как только открывается клапан патрубка 8, масса с повышенной концентрацией легких загрязнений удаляется, по этому при относительно небольшом расходе достигается очистка от этих загрязнений

Ротор 2 гидроразбивателя дораспускает пучки волокнистого материала поступающей макулатурной массы, чем способствует прохождению массы через сито 4. Сортирование на сите происходит благодаря выбранному размеру сита. После прохождения очищенная масса полностью готова и собирается в камере 5 предназначенной для сбора очищенной массы и отвода через патрубок 6 на дальнейшую переработку.

Таким образом, сортирующий гидроразбиватель выполняет функцию основного гидроразбивателя а, именно роспуск массы. Очистителя для дальнейшей корректной и качественной работы устройств, сортировка тяжелых и легких загрязнений включительно, отделение от массы нераспущенных пучков волокнистого материала и дальнейшей переработки их.



Рис 1. Сортирующий гидроразбиватель: 1- емкость; 2- ротор; 3- патрубок подачи массы; 4- сито; 5- камера приема готовой массы; 6- патрубок отвода готовой массы; 7- патрубок отвода тяжёлых отходов; 8- патрубок отвода легких отходов от этих загрязнений.

4. Обоснование необходимости автоматизации

В сортирующем гидроразбивателе происходят следующие основные процессы.

1. Роспуск волокнистого материала с целью уменьшения содержания нераспущенных пучков.

2. Сортирование волокнистой (макулатурной) массы с целью задержания на сите крупных пучков волокон, пропуска массы, содержащей хорошее волокно, и отделения легких и тяжелых включений.

Следовательно, автоматизация необходима для повышения степени очистки макулатурной массы от загрязнений и уменьшения потерь хорошего волокна с отходами.

Существующая система автоматизации

Существующая система автоматизации, реализованная на базе ПТК "АВВ Маstег", включает в себя следующие системы автоматики:

- АСК давления на входе;

- АСК давления хорошей массы на выходе;

- АСК давления на выходе легких отходов;

- система дистанционного управления (СДУ) запорными клапанами на выходе тяжелых отходов;

- система дистанционного управления (СДУ) клапаном на выпуске легких отходов и на выходе хорошей массы;

- САУ перепадом давлений между входом и выходом суспензии.

Недостатки существующей системы автоматизации. Отсутствуют АСК расхода и концентрации макулатурной массы на входе. САУ перепадом давлений работает в позиционном режиме. Степень открытия заслонки на выпуске легких отходов задается в зависимости от производительности потока. Если перепад давлений становится больше 90 кПа, тогда заслонка полностью открывается. ПТК "АВВ Маstег" не условиям размольно-подготовительного.

5. Разработка новой системы автоматизации. Функциональная схема автоматизации сортирующего гидроразбивателя

Функциональная схема системы автоматизации приведена на рис. Э 1. В дополнение к существующим подсистемам включены следующие:

- АСК концентрации входящей макулатурной массы;

- АСК расхода макулатурной массы;

- САУ перепадом давления с коррекцией по концентрации массы на входе.

Система автоматического управления перепадом давлений работает следующим образом. Стоит по входу ИПРЭ-7 расходомер для учитывания расхода подаваемой жидкости. Управления измеряется датчиком Метран-100ДД разность давлений, установленный параметр ДР оператор задает в контролер Simatic S7-300. Датчик установлен между входом подачи макулатурной массы и выходом очищенной макулатурной массы за очесным ситом, а также на вход был поставлен А 344 датчик определения концентрации волокнистости макулатурной массы, и выпуск легких отходов регулируется (изменяется) в зависимости от отклонений этих параметров от заданных оператором значений. Для лучшего управления по выходам были установлены датчики Метран-100ДИ которые облегчают работу с аппаратом. При достижении определенного значения давления на входе трубопровода ДРmax, система срабатывает и открывает клапан на трубопроводе легких отходов. При снижении ДР до ДРmin клапан закрывается. В таком случае при нахождении ДР в диапазоне равному от ДРmin до ДРmax система автоматического управления, управляет положением клапана в зависимости от заданного значения ДР.

Коррекция по концентрации вводится в систему для того, чтобы скомпенсировать изменение разности давлений при изменении концентрации на входе при неизменном количестве легких отходов. Так, например, при увеличении концентрации макулатурной массы на входе увеличивается гидравлическое сопротивление при прохождении через сито и разность давлений ДР.

Тяжелые отходы удаляются по временной программе которую задает оператор задавая в Simatic S7-300 определенную задачу, тем самым управляя открытием и закрытием отсечными клапанами на трубопроводе в камеру разбавления.

После чего тяжелые отходы разбавляются водой подаваемой в камеру через трубопровод который контролируется клапаном который так же регулируются временным коефициентом. После смешивания воды с тяжелыми отходами (суспензия), проходит по трубопроводу далее через клапан контролирующийся так же временным интервалом. А также ведется постоянный мониторинг за давлением на выходе легких отходов и на выходе трубопровода с очищенной макулатурной массы.

6. Выбор элементной базы

Метран 100-ДИ модель 1152 ПГ "Метран", Россия, г. Челябинск

Датчик избыточного давления используется для измерения давления газообразных и жидких сред с атмосферной опорой (мембрана с одной стороны соединена с атмосферой).

Электронное устройство датчика преобразует электрический сигнал от тензопреобразователя в цифровой сигнал в стандарте протокола HART.

Демпфирование. Датчик имеет электронное демпфирование выходног сигнала, которое характеризуется временем усреднении результатов измерений (tд). Время усреднения результато измерения увеличивает время установления выходного сигнала, сглаживая выходной сигнал при быстром изменении входного сигнала. Значение времени демпфирования выбирается из ряда 0,2; 0,5; 1,2; 2,5; 5; 10; 20; 30; 40 с и устанавливается потребителем при настройке.

Оптимальная температура работы. Температура измеряемой среды в рабочей полости датчика не должна превышать допускаемой температуры окружающего воздуха. Поскольку в рабочей полости датчика нет протока среды, температура среды на входе в датчик, как правило, не должна превышать 120°С. Для снижения температуры измеряемой среды на входе в рабочую полость датчик устанавливают на соединительной линии, длина которой не менее 0,5 м

Индикация. Индикаторное устройство установлено в корпусе электронного преобразователя.

Индикаторное устройство для датчиков с кодом МП выполнено в виде отдельного устройства (выносной индикатор ВИ) и подключается к датчику с помощью разъема.

В режиме измерения давления на дисплее встроенного или выносного индикатора, HART/коммуникатора отображается значение измеряемого давления в установленных при настройке единицах измерения или в % от диапазона изменения выходного сигнала.

Для датчиков, укомплектованных индикаторными устройствами, погрешность индикации значений входной измеряемой величины не превышает ±1% от верхнего предела или диапазона измерений (нормируется при температуре (23±2)°С).

Работа с датчиком Метран/100 ДИ осуществляется по цифровому каналу связи с помощью управляющих устройств, поддерживающих HART/протокол, и конфигурационных программ. Кнопочные переключатели отсутствуют.

Конфигурационная программа HART/Master разработана ПГ "Метран" и предназначена для проведения настройки параметров и калибровки датчиков Метран/100 ДИ.

Надежность

- средний срок службы датчика / 12 лет.

- средняя наработка датчиков на отказ 150 000 ч.

- по отдельному требованию потребителя и за отдельную плату для датчиков может быть проведена дополнительная технологическая наработка в течение 360 ч. в соответствии с п.6.3.2 ПБ/09/540.

Масса датчиков / 1,5 кг.

Поверка

Межповерочный интервал / 3 года.

Методика поверки МИ 4212/012/2001.

Для обеспечения устойчивой связи по HART/ протоколу рекомендуется использовать кабель / экранированная витая пара, экран рекомендуется заземлять на приемной стороне (у сопротивления нагрузки). Не допускается заземлять экран в двух точках.

Рекомендуется провод с сечением жилы не менее 0,2 мм 2, длина которого не превышает 1500 м.

Датчики с протоколом HART передают информацию об измеряемой величине в цифровом виде по двухпроводной линии связи вместе с сигналом постоянного тока 4-20 мА. Этот цифровой сигнал может приниматься и обрабатываться любым устройством, поддерживающим протокол. Цифровой выход используется для связи датчика с портативным ручным коммуникатором или с персональным компьютером через стандартный последовательный порт и дополнительный модем, при этом может выполняться настройка датчика.

Связь. Для обеспечения устойчивой связи по HART/ протоколу рекомендуется использовать кабель / экранированная витая пара, экран рекомендуется заземлять на приемной стороне (у сопротивления нагрузки). Не допускается заземлять экран в двух точках.

Неэкранированный кабель может быть использован, если помехи не влияют на качество связи.

Рекомендуется провод с сечением жилы не менее 0,2 мм 2, длина которого не превышает 1500 м.

Рис. 2. Внешний вид метран 100-ДИ

Данный датчик был выбран по параметрам: диаметр трубы, передача данных на расстояние, допустимые пределы измерения давления, срок эксплуатации.

Метран-100ДД модель 1422АС ПГ "Метран" Россия, г. Челябинск

Принцип действия

Измерения разности давлений или дифференциальный. Он измеряет разность давлений сред и служит для вычисления расхода жидкости, пара, газа или уровней сред. Тут давление происходит на обе стороны мембраны и в зависимости от разности давлений формируется выходной сигнал. Погрешность измерения давления рабочего избыточного уменьшена на 10%.

Электронное устройство датчика преобразует электрический сигнал от тензопреобразователя в стандартный аналоговый сигнал постоянного тока и/или в цифровой сигнал в стандарте протокола HART.

В памяти сенсорного блока (АЦП) 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 с платы АЦП сенсорного блока вместе с коэффициентами коррекции поступает на вход электронного преобразователя, микроконтроллер которого производит коррекцию и линеаризацию характеристики сенсорного блока, вычисляет скорректированное значение выходного сигнала датчика и далее:

- для датчиков при помощи драйвера RS485 по запросу выдает значения давления (в заданном формате) в цифровую линию связи.

Эксплуатационные характеристики.

Температура измеряемой среды в рабочей полости датчика не должна превышать допускаемой температуры окружающего воздуха.

Поскольку в рабочей полости датчика нет протока среды, температура среды на входе в датчик, как правило, не должна превышать 120°С.

Для снижения температуры измеряемой среды на входе в рабочую полость датчик устанавливают на соединительной линии, длина которой для датчика Метран-100-ДД рекомендуется не менее 3 м. Датчики ДД выдерживают воздействие односторонней перегрузки предельно допускаемым рабочим избыточным давлением в равной мере как со стороны плюсовой, так и минусовой камер.

Технические данные

Предельно допускаемое рабочее избыточное давление для датчиков разности давлений и гидростатического давления приведены в таблице 2,5; 1,6; 1,0; 0,6; 0,4; 0,25; 0,16; 0,10 МПа

Датчики Метран-100 являются многопредельными и настраиваются на верхний предел измерений или диапазон измерений от до.

Датчики могут быть настроены на верхний предел измерений или диапазон измерений по стандартному ряду давлений или на верхний предел или диапазон измерений, отличающийся от стандартного.

При выпуске предприятием-изготовителем датчик настраивается (датчики с кодом предела допускаемой основной погрешности 010, 015) или программируется (датчики с кодом предела допускаемой основной погрешности 025, 050, 100) на верхний предел измерений, выбираемый в соответствии с заказом из ряда значений.

В зависимости от измеряемого давления датчики имеют обозначения, приведенные. Без индикатора.

Источник питания для датчиков с кодом МП 4 в условиях эксплуатации должен удовлетворять следующим требованиям:

- сопротивление изоляции не менее 20МОм;

- выдерживать испытательное напряжение при проверке электрической прочности изоляции 1,5 кВ;

- пульсация выходного напряжения не превышает 0,5% от номинального значения выходного напряжения при частоте гармонических составляющих, не превышающей 500 Гц;

- прерывание питания не более 20 мс.

- время переходного процесса Т для датчиков не превышает: 0,2 с.

Средний срок службы датчиков - 12 лет, кроме датчиков, эксплуатируемых при измерении агрессивных сред, средний срок службы которых зависит от свойств

Настройка и управление датчиков с кодом МП 4 осуществляется дистанционно при помощи модема RS485/RS232 и программы ICP-мастер или мастер. Датчик состоит из преобразователя давления (в дальнейшем сенсорный блок) и электронного преобразователя. Датчики имеют унифицированный электронный преобразователь.

Измеряемая входная величина подается в камеру сенсорного блока и преобразуется в деформацию чувствительного элемента (тензопреобразователя), вызывая при этом изменение электрического сопротивления его тензорезисторов.

Электронный преобразователь датчика преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

В датчиках отсутствует кнопочное устройство для регулирования и установки параметров датчика. Настройка датчиков осуществляется по цифровому какналу связи, параметров и цифрового индикатора можно работать с датчикомв следующих режимах:

- Контроль измеряемого давления;

- Контроль и настройка параметров;

- Калибровка датчика.

Для датчиков информация о функционировании датчика (возникновении неисправности) предоставляется по запросу по цифровой линии связи.

Надежность

Средний срок службы датчика - 12 лет, кроме датчиков, эксплуатируемых при измерении агрессивных сред, средний срок службы которых зависит от свойств агрессивной среды, условий эксплуатации и применяемых материалов.

Данный датчик был выбран по параметрам: диаметр трубы, передача данных на расстояние, допустимые пределы измерения давления, срок эксплуатации.

ИПРЭ-7. МЭК-2300 "BTG", Швейцария

Предназначение

Преобразователь расхода электромагнитный измерительный ИПРЭ-7 предназначен для преобразования объемного расхода в токовый и частотно-импульсный сигнал и измерения объема жидких невзрывоопасных сред с удельной электропроводностью от 10-3 до 10 См/м.

В состав преобразователя входят:

- преобразователь расхода первичный ППР 7 (далее - ППР);

- преобразователь измерительный ИП-7 (далее - ИП).

Преобразователь поставляется по одному из вариантов исполнения в зависимости от диаметра условного прохода (далее - Ду) ППР.

Преобразователь изготовляется в двух модификациях в зависимости от конструктивного исполнения ИП:

- без выходного сигнала постоянного тока, пропорционального объёмному расходу от 0 до 5мА.

В зависимости от материала футеровки (пластполимерные материалы на основе полифениленсульфидов, поликарбонатов, полипропиленов и др.) ППР изготовляются в двух исполнениях:

- с допускаемой температурой измеряемой жидкости до плюс 90С (шифр "П"); - с допускаемой температурой измеряемой жидкости до плюс 150С (шифр "Ф");

Конструкция преобразователя предусматривает как раздельный вариант установки ППР и ИП (в эксплуатации), так и единый вариант, когда ППР и ИП устанавливаются вместе.

Условное обозначение преобразователя состоит из аббревиатуры ИПРЭ, порядкового номера разработки преобразователя (7), обозначения модификации конструктивного исполнения ИП (Т), значения Ду на входе и выходе проточной части ППР, обозначения исполнения ППР (П или Ф), обозначения варианта исполнения преобразователя в зависимости от предела допускаемой относительной погрешности измерения объёма в диапазоне расходов от Qmax до Qmax/200 (1 или 2).

Пример обозначения преобразователя: для преобразователя с ИП модификации (Т), с Ду ППР 200 мм, с материалом футеровки, допускающим температуру до плюс 90С, с пределами допускаемой относительной погрешности измерения объёма на расходе Qmin=Qmax/200 равным 1,0 %: "Преобразователь расхода электромагнитный измерительный ИПРЭ-7Т-200П-1 ЛГФИ.407212.013 ТУ".

"Преобразователь расхода электромагнитный измерительный ИПРЭ-7-80Ф-2 ЛГФИ.407212.013 ТУ";

Основные области применения преобразователя: предприятия тепловых сетей и потребители тепловой энергии, системы управления и контроля, коммерческий учет.

Условия эксплуатации:

- преобразователь предназначен для эксплуатации в измеряемых средах не агрессивных к материалам внутреннего покрытия трубы поли фениленсульфидов, электродов - стали 08Х 18Н 10Т и корпуса - стали 12Х 18Н 10Т;

- преобразователь работоспособен при атмосферном давлении в диапазоне от 84 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.);

- преобразователь согласно ГОСТ 27.003 относится к изделиям вида I непрерывного действия, невосстанавливаемым, обслуживаемым, ремонтируемым. Преобразователь допускает возможность отключения его питания с сохранением результатов ранее измеренных значений объема и времени наработки;

- составные части преобразователя устойчивы в условиях воздействия рабочего диапазона температур: а) ИП от плюс 1 до плюс 40 С (категория размещения 4.1* по ГОСТ 15150); б) ППР от минус 40 до плюс 50 С (категория размещения 5.1** по ГОСТ 15150);

- преобразователь обладает прочностью к воздействию синусоидальной вибрации в соответствии с требованиями к группе исполнения N1 по ГОСТ 12997;

- степень защиты составных частей преобразователя от проникновения внешних твердых предметов, пыли, воды:

- преобразователь устойчив к воздействию внешнего магнитного поля: постоянного напряженностью до 400 А/м и переменного с частотой 50 Гц напряженностью до 80 А/м;

- по электpобезопaсности преобразователь относится к клaссу 01 по ГОСТ 12.2.007.0.

Параметры измеряемой жидкости:

- диапазон температуры измеряемой жидкости должен находиться в пределах от плюс 1 до плюс 150 С при раздельном варианте установки ППР и ИП и от плюс 1 до плюс 90 С при едином варианте установки ППР и ИП;

- диапазон давлений измеряемой жидкости от 0,1 до 1,6 МПа.

Преобразователь поставляется по одному из двух вариантов исполнения в зависимости от пределов допускаемой относительной погрешности измерения объёма в диапазоне расходов от Qmax до Qmax/200, указанного настоящего РЭ.

Измерительный преобразователь расхода ИПРЭ-7 поставляется в одном из двух вариантов исполнения рабочей программы ИП-7:

1. вариант "верс. 1.2" - объем суммируется независимо от направления потока жидкости;

2. вариант "РАЗ 1.0" - при прямом направлении потока жидкости объем суммируется, при обратном - вычитается.

Технические характеристики

Пределы допускаемой относительной погрешности измерения объема и преобразования расхода в частотно-импульсный сигнал равен:

а) для преобразователя варианта исполнения 1:

1,0 % в диапазоне расходов Qmax ? Q ? Qmax/200;

б) для преобразователя варианта исполнения 2:

1,0 % в диапазоне расходов Qmax ?Q ?Qmax/100

(0,01 Qmax/Qизм) % в диапазоне расходов Qmax/100 > Q ?Qmax/200,

где Qmax - максимальное значение расхода для соответствующего Ду, мі/ч;

Qизм - измеряемое значение расхода в диапазоне расходов

Qmax/100 > Q ?Qmax/200, мі/ч.

Пределы допускаемой относительной погрешности преобразования цифрового кода в токовый сигнал равен.

пр = (0,2+0,05 Qmax/Qизм), % (1)

где Qmax - максимальное значение расхода для соответствующего Ду, мі/ч;

Qизм - измеряемое значение расхода, мі/ч.

Время готовности преобразователя к работе после включения питания не более 15 минут.

Значения максимального (Qmax) и минимального (Qmin=Qmax/200) расходов жидкости, измеряемые преобразователем, в зависимости от ИПРЭ-7 обеспечивает измерение объема и преобразование объемного расхода в частотно-импульсный сигнал в диапазоне расходов от Qmax до Qmin=Qmax/200, преобразование расхода в токовый сигнал в диапазоне расходов от Qmax до Qmax/50.

Преобразователь обеспечивает:

а) цифровую индикацию объемного расхода, мі/ч, в режиме "Расход";

б) цифровую индикацию суммарного объема, мі, в режиме "Объём";

в) цифровую индикацию времени наработки преобразователя с момента первого включения питания, ч, в режиме "Наработка";

г) цифровую индикацию суммарного объема со времени предыдущего запроса (дозы), мі, в режиме "Доза";

д) возможность изменения корректирующего коэффициента П (канала расхода) на величину 3 % от его номинального значения в режиме индикации "Параметр";

ж) выбор функции частотно-импульсного выхода (F=0 - выход частотный, F=1 - выход импульсный) в режиме индикации "Параметр" управление режимом индикации с помощью управляющих кнопок выдачу на цифровой выход RS-232 по запросу с внешней ЭВМ следующей информации: объемного расхода, суммарного объема со времени предыдущего запроса (дозу), суммарного объема, времени наработки, адреса преобразователя (кода абонента с помощью внешних перемычек в выходном разъеме), служебную информацию (установленный Ду ППР, пароль, технологические, градуировочные, данные);

л) возможность установки адреса преобразователя (кода абонента с помощью внешних перемычек в выходном разъеме);

м) вывод фиксированных значений объемного расхода для проверки преобразователя по запросу внешней ЭВМ;

н) индикацию ошибок в режиме "Расход";

п) индикацию знака "-" при обратном направлении потока жидкости; р) автоматический возврат через 5 минут из любого режима индикации (кроме режима индикации "Доза") в режим "Расход".

Количество индицируемых цифровых разрядов и цена младшего разряда в различных режимах работы ИП.

Устройство и работа

Принцип действия преобразователя основан на законе электромагнитной индукции, согласно которому в электропроводной среде, пересекающей магнитное поле, наводится ЭДС, пропорциональная скорости ее движения.

Для создания магнитного поля в потоке измеряемой среды на силовые катушки ППР с ИП подается импульсное напряжение. Под действием магнитного поля на электродах, расположенных в измерительном сечении ППР, наводится импульсное напряжение, амплитуда которого пропорциональна скорости потока, средней магнитной индукции и Ду. Это напряжение подается на ИП. ИП осуществляет преобразование импульсного напряжения в токовый, частотно-импульсный и цифровой сигналы, вывод этих сигналов на разъем "ВЫХОД", вычисление объема. Частотно-импульсный выход является пассивным, гальванически развязанным.

Описание и работа ИП ИП смонтирован в корпусе, состоящем из основания 1 и крышки 2 (см. приложение Ж). Крышка крепится к основанию с помощью четырех винтов 3. На боковой правой стенке расположены держатель предохранителя 4, разъем 5 для подключения жгута питания и разъем 6 "ВЫХОД" для подключения внешней аппаратуры. На разъем "ВЫХОД" выведены токовый, частотно- импульсный и цифровой выходы преобразователя. На боковой левой стенке размещен разъем 7 "ППР", предназначенный для подключения ППР. На основании 1 имеются колонки 8 для крепления ИП на объекте. Под индикатором расположена строка основного меню режимов работы ИП, над индикатором - строка нумерации разрядов выводимых на индикаторе чисел, которая одновременно является строкой нумерации режимов основного меню. Взаимное расположение индикатора, управляющих кнопок, строк нумерации разрядов ЖКИ и режимов работы на лицевой панели показано в приложении.

Поверка

Поверка преобразователя должна производиться в срок, указанный в паспорте преобразователя и после ремонта преобразователя.

Поверка преобразователя должна проводиться организациями, аккредитованными на право поверки согласно ПР 50.2.014, в соответствии с методикой поверки ЛГФИ.407212.013 МИ, которая поставляется заводом-изготовителем расходомера по отдельному заказу.

Данный датчик был выбран по параметрам: диаметр трубы, передача данных на расстояние, допустимые пределы измерения расхода массы, срок эксплуатации, легкость в использовании, не дороговизна.

SIMATIC S7-317-2DP. "Siemens" Германия

SIEMENS ST70-2005 www.siemens.ru/ad/as т: (095) 737 1 737, ф: (095) 737 2398

SIMATIC S7-317-2DP - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности.

Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в различных областях промышленного производства.

Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров.

Назначение

Области применения SIMATIC S7-300 охватывает: автоматизацию машин специального назначения; автоматизацию текстильных и упаковочных машин; автоматизацию машиностроительного оборудования; автоматизацию оборудования для производства технических средств управления и электротехнической аппаратуры; построение систем автоматического

регулирования и позиционирования; автоматизированные измерительные установки и другие.

SIPLUS S7-300 является идеальным изделием для эксплуатации в тяжелых промышленных условиях, отличающихся сильным воздействием вибрации и тряски, повышенной влажности, широким диапазоном рабочих температур. Он способен управлять работой: светофоров и систем управления движением; очистных сооружений; холодильных установок; специальных транспортных средств; подвижного состава; строительных машин и т.д.

Конструкция

Контроллеры SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию и могут включать в свой состав:

* Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающихся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д.

* Модули блоков питания (PS), обеспечивающие возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230В или от источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110В.

* Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.

* Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface или организации связи через PtP (point to point) интерфейс.

* Функциональные модули (FM), способные самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов.

Функциональные модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять возложенные на них функции даже в случае остановки центрального процессора программируемого контроллера.

* Интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения к базовому блоку (стойка с CPU) стоек расширения ввода-вывода. Контроллеры SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:

* Все модули легко устанавливаются на профильную рейку S7-300 и фиксируются в рабочем положении винтом.

* Во все модули (кроме модулей блоков питания) встроены участки внутренней шины контроллера. Соединение этих участков выполняется шинными соединителями, устанавливаемыми на тыльной стороне корпуса. Шинные соединители входят в комплект поставки всех модулей за исключением центральных процессоров и блоков питания.

* Наличие фронтальных соединителей, позволяющих производить замену модулей без демонтажа внешних соединений и упрощающих выполнение операций подключения внешних цепей модулей.

* Подключение внешних цепей через фронтальные соединители с контактами под винт или контактами-защелками.

Механическое кодирование фронтальных соединителей, исключающее возможность возникновения ошибок при замене модулей.

* Применение модульных и гибких соединителей SIMATIC TOP Connect, существенно упрощающих монтаж шкафов управления.

* Единая для всех модулей глубина установки. Все кабели располагаются в монтажных каналах модулей и закрываются защитными дверцами.

* Произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках. Фиксированные места должны занимать только блоки питания, центральные процессоры и интерфейсные модули.

Система ввода-вывода

Система ввода-вывода программируемого контроллера S7-300 может включать в свой состав две части: систему локального и систему распределенного ввода-вывода. Система локального ввода-вывода образуется модулями, устанавливаемыми непосредственно в монтажные стойки контроллера. Система распределенного ввода-вывода включает в свой состав станции распределенного ввода-вывода и приборы полевого уровня, подключаемые к контроллеру через сети PROFINET, PROFIBUS DP и AS Interface.

В зависимости от типа используемого центрального процессора системы локального ввода-вывода программируемых контроллеров S7-300 могут включать в свой состав до 8 или до 32 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей. Все модули устанавливаются в монтажные стойки контроллера, функции которых выполняют профильные шины S7-300. автоматизация сортирующий гидроразбиватель макулатурный

* В состав системы может входить одна базовая (CR) и до трех стоек расширения (ER). В каждой стойке может размещаться до 8 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей. В стойке CR устанавливается центральный процессор.

* Соединение стоек осуществляется с помощью интерфейсных модулей. Каждая стойка снабжается собственным интерфейсным модулем,

устанавливаемым в смежный с центральным процессором разъем и обеспечивающим автономное обслуживание связи с другими стойками системы.

Применение интерфейсных модулей IM 365 позволяет подключать к базовой стойке одну стойку расширения, удаленную на расстояние не более 1м.

Система локального ввода-вывода программируемого контроллера S7-300 с CPU 312 может включать в свой состав не более 8 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей.

Настраиваемые параметры и функции

С помощью STEP 7 для всех центральных процессоров S7-300 может производиться настройка целого ряда параметров и функций:

* Определение сетевого (MPI, PROFIBUS, Industrial Ethernet) адреса станции.

* Определение максимального времени сканирования программы, перезапуска и выполнения функций самодиагностики.

* Определение объема данных, сохраняемых при перебоях в питании: количества сохраняемых бит памяти, таймеров, счетчиков и блоков данных.

* Определение адресов тактовых флагов.

* Установка паролей для обеспечения доступа к программе и данным.

* Системная диагностика: определение порядка обработки диагностических сообщений.

* Периодичность повторения временных прерываний: установка стартового времени и периодичности повторения прерываний.

* Установка периода срабатывания сторожевого таймера.

Полный набор настраиваемых параметров зависит от типа центрального процессора. Данный контроллер был выбран по параметрам функциональности, если нужно расширение, удобный в эксплуатации, быстородействие.

Микроволновый датчик концентрации А 344. ООО "Аквар-Систем" Белорось, г. Минск

Модель А 344

Микроволновые датчики концентрации "А 344", разработанные и выпускаемые ООО "Аквар-ситем", вобрали в себя все лучшие достижения в области измерения концентрации для предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. Их принцип действия основан на прецизионном измерении диэлектрической проницаемости водной суспензии в СВЧ диапазоне электромагнитных волн. Использование микроволновой техники позволило измерять концентрацию на таком уровне, который недоступен для традиционных методов измерений, основанных на изменении вязкости бумажной массы в зависимости от ее концентрации.

Микроволновые датчик "А 344" определяет объемную концентрацию всех веществ, входящих в состав суспензии, нечувствительны к типу волокон, их длине, составу, степени помола, цвету, скорости потока. Имеют отличную повторяемость, линейность и высокую чувствительность. Датчики адаптированы ко всем типам волокнистого полуфабриката, нечувствительны к изменению проводимости воды и по этой причине незаменимы при измерении концентрации макулатурных потоков бумажной массы, в процессе производства целлюлозы, а также на предприятиях с замкнутым циклом водооборота.

Микроволновые датчики являются универсальным средством измерения концентрации практически во всех технологических зонах машин по производству всех типов бумаг и картонов и могут эксплуатироваться в самых сложных производственных условиях. Благодаря отсутствию механических подвижных частей датчики просты и надежны в обслуживании. Для их калибровки требуется лишь одно значение концентрации. Блок индикации, выполненный на основе панели МТ 8070|Н 2МК 7 ТРТ 1 С 0, позволяет в удобном для оператора виде наблюдать текущие значения концентрации, температуры и проводимости массы, а также их тренды в течение прошедших суток. Датчики легко адаптируются в системы АСУ ТП.

Таблица 1. Технические характеристики

Датчик	А 344
Диапазон измерения концентрации	0-8%
Погрешность	±0.02%
Температура процесса	+5*+70°С
Температура окружающей среды	+5-+50°С
Диаметр трубопровода Ду	более 150 мм
Выход	4-20 мА
Коммуникация	К 5-232, КЗ-485
Давление мин.	1.5 Бар
Давление макс.	6.0 Бар
Проводимость среды макс.	15.0 мСм/см
Защита датчика и блока преобразования	1Р 54
Питание	100-5-260 В, 25 Вт
Выход	4-20 мА

Данный датчик был выбран за удобность в эксплуатации, подходящий диаметр трубы, передача измерений на расстояния, срок безотказной работы, дешевизна, не большие габариты, точность.

Клапан с шаровым сегментом, пневматические регулирующий клапан тип 3310

SAMSON AG * MESS UND REGELTECHNIK WeismьllerstraЯe 3 * D-60314 Frankfurt am Main Telefon (069) 4 00 90 * Telefax (069) 4 0 09 15 07 Internet: http://www..samson.de. Тип 3310/АТ

Конструкция и принцип действия

Пневматический регулятор состоит из шарового сегментного клапана тип 3310 и пневматического поворотного привода тип Pfeiffer AT.

Регулятор может применяться как в режиме регулирования, так и в режиме

"открывания-закрывания" для промышленных и опытно-технических установок.

Он предназначен для работы с жидкими, парообразными и газообразными средами при температурах от -29 до +220єC и условных давлениях по ANSI Class 150 и Class 300.

Клапан с шаровым сегментом на условные диаметры может выполняться с мягким или металлическим уплотнением. Вид исполнения отмечен символом на типовом шильдике корпуса клапана.

Среда протекает через регулирующий клапан. При этом управляющее давление на поворотном приводе определяет положение (угол открывания) шарового сегмента и, следовательно, величину потока через проходное сечение между шаровым сегментом и корпусом.

Передача усилия от привода к шаровому сегменту происходит через четырехгранник или шпонку вала клапана.

Вал клапана уплотнен самоустанавливающейся (саморегулирующейся) набивкой сальник. Уплотнение при условных диаметрах Ду 1"…150" состоит из PTFE-V-колец, а при Ду 8"…150" из тонкого PTFE-шнура и набивки - компаунда.

Клапан был выбран так как подходит диаметр трубы, быстродействие, удобный в эксплуатации, не сложный при ремонте, не дорогостоящий.

Положение безопасности

Положение безопасности регулирующих клапанов при отключении энергии (управляющего давления) определяется для тип 3310/АТ (исполнение простого действия тип SRP) собственно исполнением клапана, для тип 3310 разновидностью монтажа поворотного привода.

Изменение положения безопасности

Положение безопасности в приводе SAMSON тип 3310 можно изменять по своему усмотрению.

Для этого требуется только изменение стороны монтажа на приводе.

7. Защита и сигнализация

В процессе работы сортирирующего гидроразбивателя в котором происходит сортировка макулатурной массы. Так как по технологическим требованиям процесс сортировки производится, при определенном значении давления, у данного аппарата должна контролироваться и срабатывать система сигнализации в случае отклонения от заданных норм давления в трубопроводах легкой и очищенной массы, также и на входе в гидроразбиватель. Сигнализации подлежит давления от заданного значения и регуляция давления в системе. В этом случае сигнализация должна управлять клапанами для избегания избыточного давления.

В данном курсовом проекте мы подобрали сигнализацию на датчиках давления Метран 100-ДИ, они при отклонении давления от заданного значения подают сигнал тревоги на контроллер. Контроллер в таких аварийных ситуациях должен подать сигналы на клапана. После открытия клапанов происходит слив массы, тем самым понижая давление в трубопроводах, а также в самой емкости гидроразбивателя.

8. Расчет надёжности системы

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в пределах заданной наработки или заданном интервале времени отказ объекта не возникает.

Вследствие того, что время безотказной работы есть величина случайная, для ее описания в теории надежности используют ряд законов. Наибольшее распространение из них получили:

* распределение Вейбулла;

* экспоненциальное распределение;

* распределение Рэлея.

Для счета свой системы был избран метод распределение Вейбулла который имеет следующее выражение для вероятности безотказной работы:

(1.1)

где а₀ - параметр масштаба;

b - параметр формы.

Отсюда:

(1.2)

Среднее время безотказной работы при этом равняется:

, (1.3)

где Г(1+1/b) - табулирована полная гамма функция.

Интенсивность отказов при распределении Вейбулла равняется:

. (1.4)

Закона Вейбулла достаточно хорошо подчиняется распределение отказов в объектах, содержащих большое количество однотипных элементов, не подлежат ремонту.

Экспоненциальный распределение можно рассматривать как частный случай распределения Вейбулла при b = 1. Тогда

; ; ;

. (1.5)

Отсюда:

(1.6)

Согласно документации выбранных средств автоматизации, срок службы датчика давления типа Метран-100ДИ - 105120 часов. Срок службы датчика разности давлений типа Метран-100ДД - 105120 часов, контроллера Simatic S7-300 - 43800 часов, клапана отсечной шаровой - 35000 часов.

Так как обработка макулатуры ведется не постоянно, а с переменным периодом работы, то мы можем принять t = 720 часов. Вся система представляет собой целую конструкцию. При выходе из строя хоть одного элемента, система будет работать не корректно следственной оно будет не пригодна для дальнейшей работы.

Схема для расчета надёжности системы представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 - Блок-схема для расчета надёжности системы

Расчет надёжности системы приведен в приложение А, из которого следует, что безотказность работы системы на протяжении 720 часов выработки составляет 96,3%. Для повышения этого показания, следует заменить клапан на клапан надежней либо чаще делать профилактически работы по предупреждению поломок



Заключение

В этом курсовом проекте было рассмотрена и составлена автоматизация сортирующего гидроразбивателя. Были построены система автоматического регулирования по входу макулатурной массы и ёё сортировку по выходу на очищенную макулатурную массу и на легкую загрязненную массу. Была введена система коррекции по входному качественному показателю. Так же было применено современные системы, датчики при помощи которых осуществляется качественная регулировка. В свою очередь качественная регулировка позволяет меньше затрачивать труда, получать больше экономической выгоды от полученной системы автоматического управления.

В предложенной системе благодаря качественной регулировки повышается качественные характеристики выработанного продукта. Сортирующий гидроразбиватель это аппарат который устанавливается на заводах с двух степенной системой очистки макулатуры.