Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах.

Учебное пособие

Ившин

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский государственный технологический университет»

В.П. Ившин И.А. Дюдина А.В. Фафурин

Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах.

Учебное пособие

Казань

КГТУ

УДК 658.5:66

ББК 32.965

И 28

Ившин В.П.

Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах: учебное пособие/ В.П. Ившин, И.А. Дюдина, А.В. Фафурин. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. - 102 с.

ISBN 978-5-7882-0594-6

Соответствует действующим программам по дисциплине ОПД Ф.07, ОПД Ф.09 «Системы управления химико-технологическими процессами (СУХТП)», разделу «Элементы проектирования систем автоматизации технологических процессов».

Учебное пособие предоставляет студентам алгоритм самостоятельных дейст­вий по усвоению дисциплины в объёме действующих программ.Предназначено для студентов всех форм обучения, изучающих дисциплину СУХТП, при выполнении ими дипломных проектов и дипломных работ.

Учебное пособие подготовлено на кафедре «Автоматизированные системы сбора и обработки информации» (АССиОИ).

Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного технологического университета.

Рецензенты: доктор технических наук, профессор А.П. Кирпичников

профессор А.С. Черенков

ISBN 978-5-7882-0594-6 ã Ившин В.П., Дюдина И.А,. Фафурин А.В.,

2008.

ã Казанский государственный технологический

университет, 2008.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Цель данного издания – помочь студентам выполнить раздел по дисциплине СУХТП в курсовых, дипломных проектах и в дипломных работах. Разделы, представленные в учебном пособии, базируются на учебной программе курса и способствуют решению основных задач его усвоения.

Введение

Внедрение АСУ является прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и пунктами управления целесообразно вместо инерционных пневматических средств автоматизации применять электрические средства автоматизации (ЭСА). Многие химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и станций управления на базе персональных компьютеров (ПК). "Интеллектуальная революция" - так можно охарактеризовать сегодняшнее положение дел в области использования и применения сложных высокотехнологичных устройств. Новейшие достижения микропроцессорной техники пришли к нам из-за рубежа и привели к масштабному применению микропроцессоров практически в каждом электронном устройстве: телефонах, видеокамерах, диктофонах и многих других полезных вещах. Газовики и нефтяники, энергетики и химики, машиностроители и пищевики - уже нет ни одной отрасли, где не были бы установлены и внедрены датчики давления нового поколения. Сейчас эти потребители в полной мере ощутили все преимущества интеллектуальных приборов. Однако в отечественной промышленной автоматизации подобный процесс происходит не так быстро. За рубежом разработана новая технология HART-протокол (Highway – путь; Addressable- адрес; Remout- действие на расстоянии; Transduser - через, по ту сторону). Протокол это список согласованных правил выполнения определённых процедур (программ). Для новой технологии HART-протокол характерна регулярная самодиагностика в процессе эксплуатации. Востребованы не только новые приборы для измерений, но и новые средства коммуникации: HART-модемы, HART-коммуникаторы, HART-мультиплексоры, программное обеспечение для связи с компьютером. При таком комплексном подходе экономический эффект использования интеллектуальных приборов стал еще очевиднее - отдача от вложений в основные средства повысилась многократно. При использовании ЭСА, контроллеры и ПК применяются, во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывают большое количество информации; во-вторых могут выполнять роль «советчика», при котором рекомендуют оператору оптимальные знания режимных параметров процесса и, в третьих, сравнивая текущие знания с заданными, выдают корректирующий сигнал на регулятор или непосредственно на исполнительный механизм. Одновременно технология HART-протокола позволяет по одной паре проводов передавать и аналоговый (4-20)мА, и цифровой сигналы, что даёт возможность использовать уже имеющиеся коммуникации для аналоговых сигналов. Коммуникационный протокол HART обеспечивает двухсторонний обмен информацией между интеллектуальным датчиком и управляющими устройствами: ручным портативным HART-коммуникатором Метран-650; компьютером, оснащенным HART-модемом Метран-681 и программой H-Master. «Метран» - единственная компания в России, реализовавшая комплекс интеллектуальных датчиков с международным (поддерживаемым более чем 150 производителями) протоколом обмена данными HART и русскоязычные средства коммуникации для удаленной диагностики и настройки прибора. Ниже представлена соответствующая структурная схема автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП).

Интеллектуальные преобразователи температуры (ИПТ) серии Метран-280 предназначены для измерений температуры среды в составе АСУТП. Использование ИПТ допускается в

нейтральных, а также агрессивных средах, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким. Связь ИПТ Метран-280 с АСУТП осуществляется: по аналоговому каналу - передачей информации об измеряемой температуре в виде постоянного тока ( 4-20) мА; по цифровому каналу - в соответствии с HART-протоколом в стандарте Bell-202. Для передачи сигнала на расстояние используются 2-х-проводные токовые линии. В Метран-280 реализована возможность выбора единиц измерения: градусы Цельсия, °С; градусы Кельвина, К; градусы Фаренгейта, F; градусы Ренкина, R; Омы; милливольты. Конструктивно ИПТ Метран-280 состоит из первичного преобразователя и электронного преобразователя (ЭП), встроенного в корпус соединительной головки (см. рис.1.). В качестве первичного термопреобразователя в Метран-281 используются чувствительные элементы из термопарного кабеля КТМС (ХА), в Метран-286 - платиновые резистивные чувствительные элементы. ЭП преобразует сигнал первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока (4-20) мА с наложенным на него цифровым сигналом HART в стандарте Bell-202.

Рис. 1. Интеллектуальные датчики температуры

.

ЗАО « Метран» (г.Челябинск) также крупнейший разработчик и изготовитель современных высокоточных и надежных в эксплуатации датчиков давления, давления-разрежения, разности давлений, уровня для измерения газообразных и жидких сред в различных отраслях промышленности. Семейство датчиков "Метран" насчитывает сотни моделей и тысячи исполнений, отличающихся целевым назначением, техническими и эксплуатационными характеристиками, конструкцией и комплектацией.Датчики «Метран» с микропроцессорным преобразователем (интеллектуальные датчики давления) имеют

преимущества перед аналогичными датчиками с измерительным преобразователем по всем показателям: метрологическим, функциональным, эксплуатационным. В настоящее

время серия более совершенных интеллектуальных датчиков давления «МЕТРАН-100», «МЕТРАН-150» полностью заменила датчики серии «МЕТРАН» с измерительным преобразователем (см. рис.2.).

Рис. 2. Интеллектуальный датчик давления «МЕТРАН-150»

30 января 2002 г. Департаментом промышленной и инновационной политики в химической промышленности введено в действие новое Положение об исходных данных для проектировании(взамен Положения от 1985 г.). В нём изложены:

рекомендации no автоматизации и управлению технологическим процессом;

рекомендации по охране окружающей среды и утилизации отходов производства; рекомендации по безопасной эксплуатации производства и охране и труда;

рекомендации по выбору критериев оптимизации процессов.

Согласно Положения, состав исходных данных припроектировании определяется предприятием-заказчиком и предприятием-разработчиком проекта.

Рекомендации по автоматизации и управлению технологическим процессом, изложенные в Положении, припроектировании должны включать в себя:

рекомендации по принципиальным решениям no автоматизации отдельных узлов и аппаратов с привлечением средств вычислительной техники; перечень рекомендуемых параметров контроля и возможных схем автоматического регулирования;

алгоритмы управления процессом, алгоритмы пуска, нормальной и аварийной остановки процесса с указанием критических параметров по основным стадиям процесса; рекомендуемые технические средства; допустимые погрешности контроля, а также рекомендации но автоматизации узлов загрузки, дозировки, расфасовки, затаривания, транспортировки и складирования сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции.

Рекомендации по выполнению раздела по СУХТП в курсовом (дипломном) проекте

Условные обозначения технических средств автоматизации (ТСА)

В функциональных схемах.