Область применения: в системах вентиляции в различных отраслях, в том числе во взрывоопасных условиях.

Принцип работы датчика - реле основан на равновесии сил, развеваемых динамическим напором воздуха на заслонку и сил, развиваемых элементами механизма датчика - реле.

Датчики загазованности СТМ-30

Контроль загазованности в блок боксах, компрессорных, на наружных площадках и т.п. осуществляется сигнализаторами довзрывных концентраций типа СТМ-30 производства завода Аналитприбор г. Смоленск.

Предназначены для автоматического непрерывного контроля довзрывных концентраций многокомпонентных воздушных смесей горючих газов и паров. Область применения: в процессе нефте - и газодобычи, на нефте - и газопроводах, на объектах газовых хозяйств. Тип анализатора - стационарный. Принцип работы датчика - термохимический.

Датчики выполнены во взрывозащищенном исполнении 1ExdibIICT6(T3), блоки датчиков выполнены во взрывозащищенном исполнении 1ExdibIICT6(T3). Сигналы состоят из блока сигнализации и питания БСиП, блока датчика, блока обмена информацией БОИ. Сигнализация имеет световую сигнализацию при достижении пороговых концентрации горючих газов или неисправности датчика.

СТМ-30 состоит из:

БД - производит измерения и выдает цифровую индикацию текущей концентрации газов по месту установки и передает нормированный сигнал по 2х проводной связи на БСП.

БСП - обрабатывает информацию, поступающую с БД, имеет цифровую индикацию текущей концентрации контролируемых газов. Выдает световой сигнал, замыкает (размыкает) «сухие» контакты реле при достижении пороговых концентрации горючих газов или неисправности датчика.

БОИ - сбор информации с БСП, накопление, хранение и передача обработанных данных в информационную систему посредством цифрового интерфейса RS 232. Конструкция позволяет объединять каналы в единые информационные системы для зашиты объектов и упрощает монтаж, обслуживание, проверку и ремонт на объектах.

Датчики положения задвижек

Также в качестве датчиков используются конечные выключатели электрозадвижек, определяющие состояние этих исполнительных механизмов (открыто/закрыто), контакты магнитного пускателя ПМ 12-040, определяющие включение/отключение вытяжного вентилятора, который включается при загазованности в насосной.

Датчики давления ДРПВ -2

Для местного контроля давления используются технологический манометры завода «Теплоприбор», город Рязань.

Датчик-реле предназначен для контроля за скоростью потока воздуха, а также других газовых сред, неагрессивных по отношению к алюминиевым сплавам, к цинковому покрытию и к покрытию эмалью МЛ-165, в горизонтальных и вертикальных воздуховодах с выдачей электрического сигнала в случае отклонения от заданного значения. Датчики-реле выпускаются в исполнениях: общепромышленные (ДРПВ-2-М1); сейсмостойкие (ДРПВ-2-М1А); коррозионно-стойкие (ДРПВ-2-»Астр»)

- для контроля сред с повышенным содержанием сероводорода.

Принцип работы датчика-реле основан на изменении положения заслонки, воспринимающей скоростной напор потока воздуха. Под действием потока воздуха на заслонку рычаг поворачивается вокруг оси. При повороте рычаг воздействует на микропереключатели, которые замыкают или размыкают независимые цепи сигнальных устройств.

Вентилятор ВР 300-45

Вентилятор ВР300-45 с электродвигателем АИР90Л6 расположен в технологической насосной и включается при превышении загазованности автоматически или дистанционно из операторной. Номинальная мощность электродвигателя - 0,55 кВт.

Вентилятор ВР 86-77

Вентилятор ВР300-45 с электродвигателем АИР63В2 расположен в технологической насосной и включается при превышении загазованности автоматически или дистанционно из операторной. Номинальная мощность электродвигателя - 1,5 кВт.

4. Разработка функциональных схем объекта управления

Функциональные схемы автоматизации представлены на 2 листах:

-система вентиляции, ч.1: ДП-2068998-01-000.000.00.А2;

-система вентиляции, ч.2: ДП-2068998-01-000.000.00.А2.

Объектом управления в системах автоматизации технологических процессов является совокупность основного и вспомогательного оборудования вместе со встроенными в него запорными и регулирующими органами, а также энергии, сырья и других материалов, определяемых особенностями используемой технологии.

При разработке функциональных и других видов схем автоматизации и выборе технических средств должны учитываться: вид и характер технологического процесса, условия пожаро- и взрывоопасности, агрессивность и токсичность окружающей среды и т. д.; параметры и физико-химические свойства измеряемой среды; расстояние от мест установки датчиков, вспомогательных устройств, исполнительных механизмов, приводов машин и запорных органов до пунктов управления и контроля; требуемая точность и быстродействие средств автоматизации;

Система автоматизации технологических процессов должна строиться, как правило, на базе серийно выпускаемых средств автоматизации и вычислительной техники, т.к. использование однотипной аппаратуры дает значительные преимущества при монтаже, наладке, эксплуатации, обеспечении запасными частями и т. п.;

5. Разработка принципиальной схемы подключений

Принципиальная электрическая схема подключений представлена на трех чертежах ДП-2068998-А1-01-00.00.000.Э5. Перечень элементов к ней приведен на чертежах, а также в ПРИЛОЖЕНИИ 2.

Схема подключений разработана в соответствии со структурной схемой системы управления ДП-2068998-А1-01-00.00.000.Э1 с использованием таблиц сигналов (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

На электрической схеме подключений представлены две станции распределенного ввода-вывода SIMATIC ЕT 200M. Каждая из них содержит соответствующий набор модулей, которые монтируются на профильную шину DIN и соединяются между собой, образуя внутреннюю шину станции.

На первом чертеже ДП-2068998-А1-01-00.00.000.Э5 представлена станция распределенного ввода-вывода SIMATIC ЕT 200M и аналоговые датчики, подключенные к ней.

Станция включает в свой состав модули ввода аналоговых сигналов SM 331 AIЧ16 и модули ввода аналоговых сигналов SM 331 Ех AIЧ8. Станция отвечает за сбор данных о протекании технологического процесса и ведет учет измерений параметров, поэтому в ней присутствуют только модули аналоговых входных сигналов, т.к. она ничем не управляет.

Ех-модули отделены от стандартных модулей специальной перегородкой - разделительным модулем DM 370, который обеспечивает безопасное расстояние между ними. Он не показан на схеме, т.к. имеет «пустое» исполнение.

Кроме этого, станция имеет 2 интерфейсных модуля IМ 153-2, предназначенных для ее подключения к основной сети PPOFIBUS-DP.

К модулям ввода аналоговых сигналов подключены датчики температуры с унифицированным выходом 4-20 мА и датчики давления.

Вторая станция распределенного ввода-вывода SIMATIC ЕT 200M с дискретными датчиками и управляющими механизмами представлена на втором и третьем чертежах ДП-2068998-А1-14-00.00.000.Э5.

Станция включает в свой состав модули ввода дискретных сигналов SM 321 DIЧ32 и модули вывода дискретных управляющих сигналов SM 322 DOЧ4.

Для подключения станции к основной сети PPOFIBUS-DP и к резервированной в ее состав включены 2 интерфейсных модуля IМ 153-2.

Интерфейсный модуль IМ 153-2 второй станции ЕТ 200М подключается к интерфейсному модулю IМ 153-2 первой станции ЕТ 200М, который, в свою очередь, соединен с центральным процессором CPU 315-2DP основного контроллера S7-300.

Интерфейсный модуль IМ 153-2 второй станции ЕТ 200М подключается к интерфейсному модулю IМ 153-2 первой станции ЕТ 200М, который соединен с центральным процессором CPU 315-2DP резервного контроллера S7-300.

К модулям ввода дискретных сигналов SM 321 DIЧ32 подключены сигнализаторы загазованности, которые состоят из блоков датчиков и блоков сигнализации и питания, концевые выключатели задвижек, контакты пускателей вентилятора, реле тока и кнопочные посты.

Для согласования дискретных сигналов переменным напряжением 220 В со входами дискретных модулей (24В) применены оптопары.

Модули вывода дискретных сигналов управляют электродвигателями вентилятора, электроприводами задвижек, подают сигналы на электрические сирены и лампу.

Выходные сигналы дискретных модулей имеют уровень 24 В, а исполнительные устройства - 220 В. Для согласования выходных сигналов дискретных модулей с управляемым электрическим оборудованием применены реле.

Питание модулей первой станции распределенного ввода-вывода ЕТ 200М осуществляется от стабилизированных источников питания 24В. Модули Ех - исполнения питаются от стабилизированного источника питания. Датчики, подключенные к Ех - модулям, получают питание от самих модулей. Датчики, подключенные к остальным аналоговым модулям, питаются от стабилизированных источников питания.

Модули второй станции распределенного ввода-вывода ЕТ 200М питаются от стабилизированных источников питания 24 В. Датчики, питание которых осуществляется от 24 В, также питаются от этих источников питания.

Интерфейсные модули питаются от стабилизированного источника питания 24 В. Интерфейсные модули питаются от стабилизированного источника питания 24 В.

Также от стабилизированных источников питания и питаются основной и резервный контроллеры соответственно. Питание коммутирующего электрического модуля ESM TP80 осуществляется от стабилизированного источника питания.

Электропитание автоматизированных рабочих мест и всех стабилизированных источников питания обеспечивается от источника бесперебойного питания ИБП.

Расчеты источников стабилизированного питания приведены в разделе 7



Рис 6 ч.1 Принципиальная схема подключений

Рис. 7 ч.2 Принципиальная схема подключений



Рис. 8 ч.3 Принципиальная схема подключений

Рис. 10 ч.2Алгоритм работы



Рис. 9 ч.1 Алгоритм работы

5. Разработка общего алгоритма работы систем управления

Под алгоритмом управления понимается описание процедуры обработки информации о наблюдаемых переменных состояния с целью определения управляющих воздействий, реализуемых для получения требуемых показателей управляемого процесса как в установившемся, так и в переходном режиме.

Для упрощения задачи программиста при написании программного обеспечения для контроллера технолог должен предварительно составить алгоритм управления, который, в свою очередь, должен давать четкое представление о том, какую последовательность действий нужно произвести, чтобы наилучшим образом решить поставленную задачу.

В ходе проектирования был разработан работы алгоритм аварийной системы, представленный на листе ДП-2068998-А1-01.00.00.000.Д7.

Программа должна выполнять следующие функции:

- при выходе технологических параметров за допустимые пределы сигнализировать об этом оператору в SCADA-систему;

- для параметров, по которым предусмотрена блокировка, при дальнейшем их росте выдать сигнал на управление соответствующим блокирующим оборудованием.

После включения ПК на рабочем месте оператора, в 1 блоке выполняется подпрограмма инициализации системы (проверка начальных настроек). В блоке 2 проверяется готовность системы, и в случае не исправности выдается сообщение оператору о сбое в настройках (блок 3) и далее следует выключение компьютера. Если система готова, выводится признак готовности ПК к работе (блок 4). После этого система переходит в режим ожидания команды оператора с клавиатуры (блок 5). Введенную команду система распознает (блок 6) и при ее успешной идентификации (блок 7) выдает команду на загрузку программы (блок 8), иначе выводит сообщение оператору и ожидает следующей команды. В блоке 9 происходит выбор режима управления V. Если V1, то система управления переходит в дистанционный режим (блок 10) с выдачей сообщения оператору о режиме (блок 11). Если V2, то система управления переходит в автоматический режим (блок 12) с выдачей сообщения оператору о режиме (блок 13).

При наличии хотя бы одного из сигналов выводится сообщение о превышении предельных значений параметра (блок 21) и происходит переход в начальное состояние программы на блок 5. Иначе происходит проверка режима (блок 20) и в случае, если режим дистанционный, то осуществляется цикл проверки команд от оператора (блоки 22, 34, 49, 74, 83, 92), если режим автоматический - выполняются команда «открыть задвижку ЭЗ-2» (блок 24) и вывод сообщения оператору (блок 23).

Блок 25 - опрос датчика залива насоса, который срабатывает (блок 26) до тех пор с выводом сообщения оператору (блок 27), c датчиков загазованности (блок 28), сигнал от которых приводит к останову насоса (блок 85) и проверяется сигнал от путевого выключателя верхнего положения задвижки ЭЗ-2. После получения сигнала открытия ЭЗ-2, осуществляется проверка режима (блок 30). В случае автоматического режима выводим сообщение оператору об открытии задвижки (блок 31) и переходим в блок 36 на очередную команду. В случае если режим дистанционный - выводим сообщение о режиме (блок 32) и об открытии задвижки (блок 33), далее система ждет команды от оператора.

Следующие действия программы аналогичны выше описанным с необходимой сменой команд.

Блоки 35, 50, 75, 84, 93 - сообщения оператору о смене состояний оборудования (включен/выключен, открыта/закрыта).

Блоки 51, 76, 85, 94 - вывод команд технологическому оборудованию типа включить/выключить, закрыть/ открыть.

Блоки 37, 52, 65, 77, 86, 95 - процесс опроса необходимых датчиков (блоки 38-43, 53-59, 67-72) с выводом сообщений о превышении предельных допустимых значений (блок 73).

Блок 60 - определение сигнала «задвижка открыта».

В блоках 65-72 осуществляется закачка бензина до тех пор, пока не придет сигнал с блоков 66, 67.

Блок 78 - определение сигнала «задвижка ЭЗ-7 закрыта».

Блок 96 - определение сигнала «задвижка ЭЗ-2 закрыта».

Блоки 45, 61, 79, 88, 97 - определение режима управления.

Блоки 46, 64, 80, 89, 98 - вывод сообщений оператору о состоянии технологического оборудования (задвижек ЭЗ-2 и ЭЗ-7) типа включен/выключен, закрыта/открыта (в автоматическом режиме).Блоки 47, 62, 81, 90, 99 - вывод сообщения оператору о дистанционном режиме управления.

6. Расчетная часть

6.1 Расчет контура терморегулирования системы

Рассмотрим процесс изменения температуры воздуха на выходе приточной вентиляции. Для изменения температуры приточного воздуха, необходимо управлять положением заслонки клапана обратной воды, изменяя количество горячей воды поступающей в теплообменник. Для определения вида переходного процесса изменения температуры приточного воздуха, составим схему системы регулирования температуры приточного воздуха. Данная схема представлена на рисунке № 11:

ПЛК - программируемый логический контроллер; ИП - измерительный преобразователь.

ИП представляет собой датчик температуры, передаточную функцию которого, для приближенного расчета, можно описать как инерционное звено:

где: k_ИП - коэффициент усиления ИП, примем равным 1.

Т_ИП - постоянная времени измерительного преобразователя.

Значение Т_ИП определим из условия (рисунок № 12).

Т_ПП = 3 ? Т, (1)

где:Т_ПП - время переходного процесса, то есть время за которое значение сигнала на выходе инерционного звена y_УСТ, достигнет значения (1 ? 0.05) ? у_З, где у_З - заданное значение; T - постоянная времени инерционного звена.

Рис. 12. График переходного процесса в инерционном звене

Зная, что Т_ПП для датчика температуры ТСПУ Метран-276 равно 20 с., определим Т_ИП из (1).

с.

Учитывая найденное значение Т_ИП, запишем передаточную функцию для измерительного преобразователя:

.

Теплообменник, в первом приближении, так же можно описать инерционным звеном:

 (3)

где:k_Т - коэффициент усиления для теплообменника;

Т_Т - постоянная времени для теплообменника.

k_т определится как (2)

где:?_Ср - среднее значение температуры воздуха, равное температуре

приточного воздуха (20?С);

Q_Ср - среднее значение расхода теплоносителя, поступающего на

вход теплообменника, для приближенных расчетов примем равным

110 м³/ч. (1.83 м³/с.), при условии, что работают два насоса из

насосной группы.

Зная значения ?_Ср и Q_Ср, определяем k_Т из (2): .

Значение Т_Т определим приняв среднее значение времени переходного процесса для теплообменника, равным 15 мин. Тогда по (1), Т_Т определится как: мин.=300 с.

Зная значения параметров k_Т и Т_Т и подставив их в (3), запишем передаточную функцию для теплообменника:

.

Заслонка описывается так же инерционным звеном с передаточной функцией:



где:k_З - коэффициент усиления заслонки;

Т_З - постоянная времени заслонки, определяемая по формуле (1),

при Т_ПП = 9 с.

Коэффициент усиления заслонки k_З, определим по формуле

(5)

где:t_З - время полного закрытия заслонки, равное 9 с.;

Q_СР - средний расход теплоносителя, равный 1.83 м³/с.

Тогда, подставляя в (5) конкретные значения, получаем: .

Постоянная времени для заслонки: Т_З = 9/3 = 3 с.

Таким образом, передаточная функция заслонки примет вид:

.

Звено промышленного логического контроллера можно представить в следующем виде (рисунок № 3):

Как видно из рисунка № 13, ПЛК представляет собой две составляющие: импульсное звено и фиксирующее звено, описываемое передаточной функцией S(p).

Дискретное звено учитывает дискретность времени, с которым ПЛК выдает управляющие команды в порты вывода. Период квантования для входных сигналов в системе управления будет отличаться от периода квантования для выходных сигналов. Входные сигналы с портов ввода, будут считываться каждый программный цикл ПЛК, а выходные сигналы на портах вывода будут меняться при переполнении внутреннего таймера-счетчика каждый период Т_ТС, который можно настроить программным путем. Если учесть, что период переполнения внутреннего таймера-счетчика намного превышает период выполнения программы, то можно считать, что считывание информации с портов ввода представляет собой непрерывный процесс.

Так как период Т_ТС имеет большую дискретность, около 30 с., то для нормальной работы необходимо сохранять значение выходного сигнала в течении определенного времени Т_ВЫХ на соответствующем порту вывода. Данное время будет обеспечиваться значением, определяющимся фиксатором. Для упрощения расчетов примем вместо широтно-импульсной модуляции управляющего сигнала амплитудно-импульсную. Данная замена даст ошибку, которая будет входить в пределы допустимых при расчетах погрешностей, равных 5%. Выходная характеристика фиксатора будет иметь следующий вид (рис. 14):

Передаточную функцию для данного звена S(p) найдем как преобразование функции Лапласа S(t).



Зная передаточные функции всех звеньев системы, система представленная на рисунке № 11 примет вид:

Подставляя вместо WЗ(p), WТ(p), WИП(p) и S(p) конкретные выражения, получаем передаточную функцию для исследуемой системы, представленную на рисунке № 16:

Для определения характера переходного процесса и выбора коэффициентов усиления регулятора для исследуемого объекта, воспользуемся программой ТАР 1.0. Для построения графика переходного процесса, вводим параметры исследуемой системы, представленной на рисунке № 16. и принимаем:

такт АИ - модулятора - 0,8;

скважность формируемого импульса - 0,5;

коэффициент усиления пропорционального регулятора - 25;

коэффициент усиления интегрального регулятора - 0,05.

Рассмотрим переходный процесс в системе в промежутке времени 0 - 100 с.

Для системы с заданными параметрами в указанный промежуток времени, переходный процесс будет иметь вид представленный на рисунке № 17.

Анализируя график переходного процесса можно сделать выводы:

Исследуемый объект устойчив, так как переходный - сходящийся;

Переходный процесс имеет колебательный характер с параметрами: величина перерегулирования - 5%;

длительность переходного процесса - 150 с.

6.2 Расчет стабилизированных источников питания

Для обеспечения питания всех модулей и устройств системы необходимы стабилизированные источники питания, которые переменное напряжение 220 В от внешнего источника или от источника бесперебойного питания (ИБП) преобразуют в постоянное напряжение 24 В.

Для модулей Ех-исполнения и подключенным к ним устройствам необходим отдельный источник питания на 24 В.

Ех-модули и устройства, подключенные к ним, приведены в таблице 5.

Потребляемая мощность от источника 24В Таблица №5

Наименование	Количество	Мощность, Вт	Суммарная мощность, Вт
ДРПВ-1	10	4	40
ДРПВ-2	4	9	36
SM 331 Eх	4	3	12
Метран-276	24	1,5	36
Итого:			124

Требованиям к выходному напряжению 24В постоянного тока отвечает стабилизированный источник питания SITOP POWER 5 24V/5A DC. Максимальная выдаваемая им мощность равна 124 Вт, что дает запас в 8%. Питание SITOP POWER 5 осуществляется от сети переменного тока 220 В, 50 Гц.

Остальные модули ввода-вывода и подключенные к ним устройства приведены в таблице 6.

Потребляемая мощность от источника 24В Таблица№ 6

Наименование	Количество	Мощность, Вт	Суммарная мощность, Вт
SM 321	3	3,5	10,5
SM 322	2	5	10
SM 331	4	1,3	5,2
Итого:			30,7

Возьмем два стабилизированных источника питания SITOP POWER 5 24V/5A DC. Суммарная максимальная выдаваемая ими мощность равна 30,7 Вт, что дает запас в 24%. Питание SITOP POWER 5 24V/5A DC осуществляется от сети переменного тока 220 В, 50 Гц.

Интерфейсные модули основной сети, центральный процессор и коммуникационный процессор основного контроллера, приведенные в таблице 7, питаются отдельно от аналогичных модулей резервной сети.

Потребляемая мощность от источника 24В Таблица№ 7

Наименование	Количество	Мощность, Вт	Суммарная мощность, Вт
IM 153	2	15	30
CP 343-1IT	1	8.3	8.3
CPU 315-2DP	1	8	8
Итого:			46,3

Чтобы обеспечить пусковой ток центрального процессора контроллера, равный 8 А, источник питания необходим SITOP POWER 10 24V/5A DC. Для резервной сети берем такой же источник питания. Питание SITOP POWER 10 24V/5A DC осуществляется от сети переменного тока 220 В, 50 Гц.

6.3 Расчет тока, потребляемого системой управления от стабилизированных источников питания

Для нахождения максимального потребляемого тока от каждого источника питания на 24 В воспользуемся формулой:

, (5.1)

где: Р_? - суммарная потребляемая мощность устройствами от источника питания;

U_СС - напряжение питания.

Рассчитаем максимальный потребляемый ток от источника питания SITOP POWER 5 24V/5A DC, который питает Ех-модули и подключенные к ним устройства. Источник питания рассчитан на ток 5 А.

Суммарную потребляемую мощность от этого источника возьмем по таблице 5.

Тогда по формуле (5.1) определим максимальный потребляемый ток:

.

Определим максимальный потребляемый ток от источников питания SITOP POWER 5 24V/5A DC, которые питают остальные модули ввода-вывода и подключенные к ним устройства. Каждый источник питания рассчитан на ток 5 А.

Суммарную потребляемую мощность от этих источников берем по таблице 6.

Тогда по формуле (5.1) определим максимальный потребляемый ток:

Суммарную потребляемую мощность от источников питания SITOP POWER 10 24V/5A DC берем по таблице 7. Потребляемая мощность от каждого источника равна 46,3 Вт.

По формуле (5.1) определим максимальный потребляемый ток от каждого источника питания:

6.4 Расчет мощности, потребляемой системой управления от внешнего источника питания

Для определения мощности потребляемой от сети переменного тока 220В составим таблицу 8, в которой представлены устройства, работающие от сети 220 В, потребляемая мощность каждого из них, количество устройств, которые могут быть одновременно включены.

Потребляемая мощность от источника 220В Таблица 8.

Наименование	Потребляемая мощность, Вт	Количество	Суммарная потребляемая мощность, Вт
СТМ-30	60	3	180
SITOP POWER 5	138	3	414
SITOP POWER 10	270	2	540

К сети переменного напряжения 220 В подключены все устройства, приведенные в таблице 8, а также кнопочный пост КУ-92, который не потребляют никакой мощности из сети, так как относятся к пассивным электрическим элементам.

Тогда общая мощность, потребляемая от сети переменного тока, составит 1,134 кВт.

6.5 Описание графом функционирования работы системы управления вентилятором и задвижками

Система управления представляет собой двухуровневую систему. Первый уровень включает в себя компьютер со SCADA-системой, которым управляет оператор с помощью устройств ввода информации. Второй уровень - программируемый логический контроллер и модули ввода-вывода, датчики и исполнительные механизмы.

Имеется насос (F-6) и две задвижки (14-1 и 28-1) (см. ДП-2068998-01-000.000.00.А2). Данное оборудование реагирует на следующие команды:

Открыть задвижку 14-1 - Y1.

Включить насос F-6 - Y2.

Открыть задвижку 28-1 - Y3.

Закрыть задвижку 28-1- Y4.

Выключить насос F-6 - Y5.

Закрыть задвижку 14-1 - Y6.

Предусмотрена выдача информационных сигналов оператору:

"Задвижка 14-1 открыта" - Y7.

"Насос F-6 включен" - Y8.

"Задвижка 28-1 открыта" - Y9.

"Задвижка 28-1 закрыта" - Y10.

"Насос F-6 выключен" - Y11.

"Задвижка 14-1 закрыта" - Y12.

"Превышение предельного значения параметра" - Y13.

"Исходное состояние" - Y14.

"Режим программирования" - Y15.

"Режим тестирования" - Y16.

"Режим ручного управления" - Y17.

"Режим автоматического управления" - Y18.

Система будет характеризоваться следующими состояниями:

1. Исходное - S1.

2. Режим программирования - S2.

3. Режим тестирования - S3.

4. Режим ручного управления - S4.

5. Режим автоматического управления - S5.

6. Открытие задвижки 14-1 - S6.

7. Включение насоса F-6 - S7.

8. Открытие задвижки 28-1 - S8.

9. Рабочий режим - S9.

10. Закрытие задвижки 28-1 - S-10.

11. Отключение насоса F-6 - S-11.

12. Закрытие задвижки 14-1 - S-12.

Информационные сигналы датчиков и устройств, а также команды оператора:

1. Команда "Исходное состояние" - Х1.

2. Команда "Программирование" - X2.

3. Команда "Тестирование" - X3.

4. Команда "Ручное управление" - Х4.

5. Команда "Автоматическое управление" - Х5.

6. Команда "Открыть задвижку 14-1" - Х6.

7. Команда "Включить насос F-6" - Х7.

8. Команда "Открыть задвижку 28-1" - Х8.

9. Команда "Закрыть задвижку 28-1" - Х9.

10. Команда "Выключить насос F-6" - Х10.

11. Команда "Закрыть задвижку 14-1" - Х11.

12. Сигнал с датчиков загазованности QE в насосной - X12.

13. Сигнал с датчиков загазованности QE в операторной - X13.

14. Сигнал с датчиков-сигнализаторов давления PDE в насосной.

15. Сигнал с датчика температуры TS 13 на воздуховоде - X15.

16. Сигнал с датчика давления PS 4 на воздуховоде - X16.

17. Сигнал с концевого выключателя задвижки 14-1- Х17.

18. Сигнал с магнитного пускателя вентилятора F-6 - Х18.

19. Сигнал с концевого выключателя задвижки 28-1- Х19.

20. Сигнал с концевого выключателя GSL7-1 задвижки 14-1- Х20.

21. Сигнал с датчика давления PЕ16-1 - X21.

Опишем систему управления насосом F-6 и задвижками 14-1 и 28-1 конечным автоматом и составим граф функционирования .

Конечный автомат - математическая модель (А < X, Y, S, f, ? >) или формализованное описание, компонентами которого являются:

· X (X1, X2,…, Xn) - множество (вектор) входных логических сигналов;

· Y (Y1, Y2,…,Ym) - множество выходных логических сигналов;

· S (S1, S2,…, Sk) - множество дискретных состояний;

· f : X ? S ? S - описывает влияние входных сигналов, подаваемых в определенных состояниях автомата на его новые состояния;

· ? : Х ? S ? Y - описание влияния входных сигналов, подаваемых в определенных состояниях автом ата на изменение его выходных сигналов, т.е. функция выходов.

Конечный автомат может функционировать - это выражается в смене его состояний и выходных сигналов при смене входных сигналов.

6.6 Расчет калориферов

Количество нагреваемого воздуха выявляется при определении воздухообмена, необходимого для борьбы с расчетной вредность, выделяемой в вентилируемом помещении.

Расход теплоты обычно определяется по формуле

где Q -- количество нагреваемого воздуха; С -- массовая теплоемкость воздуха; t--температура воздуха после нагревания (после калорифера); t-- температура воздуха до нагревания (до калорифера).

Параметры нагреваемого воздуха выявляются во время расчета необходимого воздухообмена по нормативным данным или в процессе расчета воздухообмена по id-диаграмме влажного воздуха. Нередко температура приточного воздуха, поступающего в вентилируемое помещение, зависит от принципиальной схемы вентиляции, в частности места подачи воздуха: подается ли воздух, например, непосредственно в рабочую зону или в зону на некотором вертикальном расстоянии от отметки рабочей зоны, например под потолком. В первом случае параметры воздуха, поступающего непосредственно в рабочую зону, должны удовлетворять требованиям хорошего самочувствия человека, а именно в первую очередь по температуре и по V ~ скорости воздуха. Во втором случае температура и скорость выхода воздуха из приточных отверстий могут не отвечать требованиям комфорта, например, температура может быть существенно ниже, а скорость выше значения комфортных параметров. Но, будучи введен на большой высоте, воздух, опускаясь в рабочую зону, нагреется за счет теплоизбытков в помещениях, а скорость снизится до комфортных значений. Подавать же воздух в верхнюю зону, т. е. дальнейшее нагревание его избыточной теплотой помещения, имеет экономическое значение: экономию топлива, а в системах кондиционирования, например, устранение необходимости установки калорифера второго подогрева воздуха, прошедшего оросительное пространство форсуночной камеры.

Параметры теплоносителя выявляются в зависимости от расчетного режима воздухообмена. При постоянном независимо от расчетных периодов вентиляции количестве вытяжного воздуха (например, при вытяжной вентиляции через местные отсосы) температура теплоносителя принимается такой же, как и для расчета систем отопления.

При вентиляции, работающей по режиму, допускающему потепление количества вентиляционного воздуха в зависимости от температуры наружного воздуха (например, вентиляция гражданских зданий), температура теплоносителя принимается по температурному графику системы теплоснабжения в зависимости от средней наружной температуры самого холодного месяца (расчетная зимняя вентиляционная температура).

Поверхность нагрева калорифера определяется по формуле

где -- расход теплоты на нагревание воздуха; -- коэффициент теплопередачи калорифера; -- среднеарифметическая разность температур между средней температурой теплоносителя и средней температурой нагреваемого воздуха;

здесь t-- температуры воды до и после калорифера;

t -- температуры воздуха до и после калориферов.

В практике расчета поверхности нагрева калориферов, как правило, пользуются среднеарифметической разностью температур. Однако среднеарифметическое значение температурного напора всегда больше среднелогарифмического:

Если отношение (T-t)/(T-t)>0,6 то среднеарифметическая и среднелогарифмическая разности обеспечивают почти тождественные результаты (отличие друг от друга меньше чем на 3%). Если отношение то расчет калориферов следует произвести по среднелогарифмической разности температур.

Коэффициент теплопередачи, несмотря на теоретическую возможность нахождения его с помощью безразмерных критериальных уравнений, определяется опытным путем (с целью большей достоверности).

При увеличении массовой скорости воздуха коэффициент передачи возрастает, калориферная установка делается более компактной, но при этом увеличиваются гидравлическое сопротивление проходу воздуха через калориферы, мощность электродвигателя на вентиляторе, а следовательно, и стоимость эксплуатации калориферной установки. Поэтому возникает необходимость вычисления экономически наивыгоднейшей массовой скорости воздуха. На основании технико-экономических расчетов наивыгоднейшая массовая скорость воздуха в калориферах принимается в пределах 4--12 кг/(м²-с). В связи с этим базовой величиной при расчете калориферов является массовая скорость воздуха. Удобство расчета именно массовой, (а не объемной) скорости состоит в том что значение ее не зависит от температуры воздуха, т. е. масс воздуха, проходящего через 1 м² площади живого сечения калорифера в единицу времени, является величиной постоянной.

Заключение

В данном дипломном проекте была разработана автоматизированная система управления вентиляцией комплекса эстакады налива светлых нефтепродуктов на базе программируемых логических контроллеров фирмы Siemens Simatic S7-300 в соответствии с требованиями, указанными в техническом задании.

Система позволяет добиться высоких показателей надежности и безотказности работы, что существенно повышает качество управления и экономит энергоресурсы.

В дипломном проекте приведен расчет затрат на проектирование автоматизированной системы управления. Затраты на проектирование АСУ ТП составили 12718,77 руб.

Рассмотрены вопросы охраны труда: анализ опасных и вредных факторов на рабочем месте оператора, меры по снижению их действия, вопросы пожарной безопасности.

Список литературы

Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов АПК и ЖКХ: Учебник для вузов. - СПб.: Политехника, 2001. - 423 с.: ил.

Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика: Учебное пособие. - М.: «Евроклимат», издательство «Арина», 2000. - 416 с.

Федотов А.В. Автоматизация управления в производственных системах: Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. 368 с.

Федотов А. В. Составление технического задания: Метод. указания. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 1999. - 24 с.

Федотов А.В. Алгоритмизация технологических процессов механической обработки при построении АСУ ТП: Учебное пособие. Омск, ОмПИ, 1984. - 44 с.

Александров К. К., Кузьмина Е. Г. Электротехнические чертежи и схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.: ил.

Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справ. пособие / А.С. Клюев, Б.В. Глазов и др.; Под ред. А.С. Клюева.

Техническая документация на программируемые логические контроллеры серии SLC-500 фирмы Allen-Bradley (США).

Техническая документация на модули ввода-вывода для

микроконтроллера серии SLC-500 фирмы Allen-Bradley (США).

Богословский В.И. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. - М.:Стройиздат,1985 - 159с., ил.

Кузнецов В.П. Защита от электромагнитного излучения. Методические указания к дипломному проектированию. - Омск: Издательство ОмГТУ, 1998. - 28 с.

Насейкин А.И. Оздоровление воздушной среды. Методические указания к самостоятельной работе студентов. - Омск: Издательство ОмГТУ, 2000. - 44 с.

Производственное освещение: Метод. указания/Сост.: Н.В. Горшенина, Л.Г. Стишенко, Омск, 2001

Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие/Под ред. О.Н. Русака. - СПб.: Издательство «Лань», 2003. - 448 с.

Безопасность производственных процессов: Справочник/Под ред. С.В. Белова. - М.: Машиностроение, 1985. - 448 с.

СНиП 23.05-95. Естественное и искусственное освещение: Строительные нормы и правила. М., 1996.

ГОСТ 12.1.005-88, ТН 2.2.5.1313-03. Химические факторы. М.: Изд-во стандартов, 1985.

СП 2.6.1.758-99. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): Санитарные правила. М.: Информ.-изд. центр Минздрава России, 2000.

СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий: Санитарные правила. М.: Информ.-изд. центр Минздрава России, 1997.

СН 2.2.4./2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки: Санитарные правила. М.: Информ.-изд. центр Минздрава России, 1997.

СанПин 2.2.4.548-96. СН 4616-88. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений: Санитарные правила и нормы. М.: Информ.-изд. центр Минздрава России, 1997.

СанПиН 2.2.2.542-96. Нормы для операторов ЭВМ. Санитарные правила. М.: Информ.-изд. центр Минздрава России, 1997.

НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности: Нормы пожарной безопасности. М., 2004.

ГОСТ 12.1.006-84. Электромагнитные излучения. М.: Изд-во стандартов, 1985.

ГОСТ 12.1.002-84. Электрический ток. М.: Изд-во стандартов, 1985.

Нефелов С. В. Довыдов Ю. С. Техника автоматического регулирования в системах вентиляции.

Вахлавов Г. Г. Работа вентиляторов в сети.

Дроздов В. Ф. Теплоснабжение и вентиляция.

Копьев Е. Ф. Коганов Н. Ф. Основы теплоснабжения и вентиляции.

Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий.

Нефелов С. В. Довыдов Ю. С. Техника автоматического регулирования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

Федотов В. В. Автоматическое управление в промышленных системах.

Ковальчук Е. Р. Основы автоматизации производств.

Размещено на Allbest.ru