Курсовая работа "Автоматизация системы управления технологическим процессом приготовления и фасовки маргарина"

Название:
Автоматизация системы управления технологическим процессом приготовления и фасовки маргарина
Тип работы:
курсовая работа
Размер:
1,7 M
28
Скачать
Составление функциональной схемы и описание основных узлов автоматической системы управления. Исследование показателей надежности технологического процесса приготовления и фасовки маргарина. Расчет среднего времени реакции на получение входного сигнала.

Краткое сожержание материала:

http:///

ВВЕДЕНИЕ

Тема промышленной автоматизации волнует многих. В условиях жёсткой конкуренции, динамичного рынка даже самые консервативные и/или небогатые предприятия не могут позволить себе отказаться от столь мощного средства эволюции, как автоматизация. Выгода от использования современных информационных компьютерных технологий в промышленности столь велика, что об этом можно написать не сколько томов с рисунками, диаграммами и примерами из жизни.

Саратовский жировой комбинат -- лидер по производству маргариновой продукции в России и одно из самых динамично развивающихся предприятий Саратовской области. В настоящее время на предприятии реализуется инвестиционная программа «Комплексная реконструкция жирового комбината г. Саратова», главной целью которой является полная модернизация маргаринового производства и строительство нового современного завода.

Одним из этапов модернизации стало создание автоматизированной системы управления технологическим процессом приготовления и фасовки маргарина.

Система управления должна была быть спроектирована таким образом, чтобы в дальнейшем интеграция с другими (автоматизированными и неавтоматизированными) линиями производства аргариновой продукции, а также включение в систему управления технологических аппаратов, не автоматизируемых на этом этапе, не представляли трудностей.

Система управления предназначена для реализации следующих групп функций:

1)автоматическое дозирование жировых и водно-молочных компонентов на весах согласно рецептуре;

2)возможность хранения и редактирования всех необходимых рецептур продукции;

3)автоматическая перекачка компонентов, отмеренных согласно рецепту, с весов в подготовительные смесители, автоматическая циркуляция (эмульгирование) и перекачка продукта в рабочий бак;

4)возможность выполнения всех операций в пошаговом (при нажатии на кнопку операции) и в ручном режимах;

5)возможность проведения мойки линии в ручном режиме;

6)оперативный контроль процесса приготовления маргарина с экранов рабочих станций с помощью реализованных в цветном исполнении фрагментов мнемосхем технологического процесса;

7)аварийная сигнализация при выходе технологических параметров за нижние и верхние пределы установленных технологических и аварийных границ;

8)фасовка продукции в контейнеры на фасовочной машине в автоматическом режиме и возможность работы в ручном режиме;

9)сохранение отчётов по весу наполненных контейнеров, производительности линии, рецептам.

Основными целями создания системы управления являлись:

- повышение качества выпускаемой продукции;

- повышение точности дозирования согласно рецептуре;

- повышение точности налива в контейнеры на фасовочной машине;

- повышение производительности линий приготовления и фасовки маргарина;

- снижение материальных затрат за счёт повышения оперативности и точности управления;

- повышение надёжности технологического процесса и функционирования оборудования за счёт внедрения системы автоматизации.

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ АСУ

Структурная схема линии приготовления маргарина, на которой показан её состав, включая исполнительные устройства и функционально важные элементы конструкции, приведена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема линии приготовления маргарина

Процесс начинается с набора продукта на жировые весы из баков дезодорированного жира по 12 линиям и на водно-молочные весы по 4 линиям. Оператор вводит рецепты для обоих весов, то есть указывает, по какой линии и какое количество продукта должно быть набрано на весы. После того как набор на весы закончен, происходит последовательная перекачка жировых и водно-молочных компонентов в смеситель. Перекачка возможна только при пустом принимающем баке. Перекачка идёт до опорожнения весов. После этого начинается набор на весы другой партии компонентов. В смесителях происходят подогрев, равномерное перемешивание продукции и перекачка её в рабочий бак. Если в ходе перекачки уровень продукта в рабочем баке достигает 95%, процесс перекачки приостанавливается. Из рабочего бака продукт с помощью насоса высокого давления подаётся через охладитель, где происходит кристаллизация маргарина, и декристаллизатор на фасовочную машину.

2. СОСТАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УЗЛОВ АСУ

Рис. 2. Структурная схема АСУ ТП

По структурным схемам (рис.1, 2) составим функциональную схему АСУ.

http:///

Рис. 3. Функциональная схема САУ

МП - микропроцессор; ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь; К - клапан; Н - насос; СМ - смеситель; РБ - рабочий бак; ДУ - датчик уровня; ДД- датчик давления; ДТ- датчик температуры; ДВ - датчик веса; ДВЛ - датчик влажности; КМ - коммутатор; АЦП - аналого-цифровой преобразователь.

1) ЭВМ

Рис. 4. ЭВМ

Используется в качестве устройства контроля за ТП.

Центральный процессор:

AMD Athlon 64 X2 6000+ BOX, ядро Windsor, частота 3000 МГц, Socket AM2, кеш L2 2048 Кб. Средний срок службы - 100000 ч.

Материнская плата:

Gigabyte GA-MA790X-DS4, AMD 790X, PCIe, PCI, 4x DDR2533/667/800, SLI/CrossFire. Средний срок службы - 70080 ч.

Жесткий диск: Seagate Barracuda ST3500320AS 500 Гб, SATA II, 7200 об./мин, 16МБ. Средний срок службы - 70080 ч.

Жидкокристаллический монитор:

Монитор 18,5" LCD Acer E-Machines E190HQVB, 16:9 HD, 5ms, 5000:1. Средний срок службы - 60000 ч.

2) Микропроцессор SIMATIC S7-300 - CPU 315-2 DP - PROFIBUS

Используется в качестве модуля центрального процессора.

Фирма: Siemens

Рис. 5. Микропроцессор SIMATIC S7-300 - CPU 315-2 DP - PROFIBUS

Характеристики:

1. Центральный процессор для выполнения программ среднего и большого объема.

2. Высокая производительность.

3. Встроенный интерфейс ведущего/ ведомого устройства PROFIBUS DP, обслуживание систем распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS DP; поддержка интерфейса MPI.

4. Рабочая встроенная память объемом 128 Кбайт, RAM (приблизительно 43 K инструкций); загружаемая память - ММС 8 МБайт.

5. Гибкие возможности расширения; подключение до 32 модулей S7-300 (4-рядная конфигурация).

6. Входное напряжение: 20.4 - 28.8 В; потребляемый ток: от источника питания - 800 мА, потребляемая мощность - 2,5 Вт.

7. ЦПУ/время выполнения: логических операций - 0,1 мкс, операций со словами - 0,2 мкс, арифметических операций с фиксированной точкой - 2 мкс, арифметических операций с плавающей точкой - 3 мкс.

8. Встроенные коммуникационные функции: PG/OP функции связи, обмен глобальными данными через MPI, функции стандартной S7 связи, S7 функции связи (только сервер)

9. Системные функции: центральный процессор поддерживает широкий спектр функций диагностики, настройки параметров, синхронизации, аварийной сигнализации, измерения временных промежутков и т.д.

10. Средний срок службы - 70080 ч.

3) Высокоскоростной ЦАП/АЦП c поддержкой SM 321

Используется в качестве преобразователя сигналов из аналогового в цифровой и наоборот.

Фирма: Siemens

Рис. 6. Высокоскоростной ЦАП/АЦП

Характеристики:

1. Кол-во входов - 32

2. Номинальное входное напряжение - DC 24V

3. Поканально программируемый коэффициент усиления

4. Автокалибровка

5. Общий потребляемый ток - 35 mА

6. Потребляемая мощность - 5,5W

7. Программируемая схема запуска

8. 16-разрядный счётчик (10 МГц)

9. Выходное напряжение 10 В

10. Средний срок службы - не менее 87600 ч.

4) Датчик температуры с унифицированным выходным сигналом Метран-280-1

Используется в качестве измерителя температуры смеси.

Фирма: Метран

Рис. 7. Датчик температуры

Характеристики:

1. Диапазон преобразуемых температур: -50…200 °С

2. Выходной сигнал 4-20 мА/HART

3. Цифровая передача информации по HART-протоколу

4. Дистанционные управление и диагностика

5. Гальваническая развязка входа от выхода

6. Повышенная защита от электромагнитных помех

7. Минимальный поддиапазон измерений: 25 °С

8. Электронный фильтр 50/60 Гц