Автоматизація процесу виготовлення еритроміцину

/

Зміст

Вступ

Розділ 1. Техніко-економічне обґрунтування проектованої системи автоматизації

1.1 Мета та задачі дипломного проекту

1.2 Рішення по автоматизації процесу виготовлення пари для процесу стерилізації ферментера

Розділ 2. Аналіз техніко-апаратурної схеми проекту. Опис автоматизації технологічного процесу виробництва еритроміцину

2.1 Характеристика продукту виробництва еритроміцину

2.2 Короткий опис котельні

2.3 Короткий опис технології виробництва еритроміцину

2.4 Аналіз існуючих засобів автоматизації

Розділ 3. Розрухунок системи автоматичного регулювання

3.1 Передаточні функції і закони регулювання основних контурів системи

3.2 Вибір закону регулювання регулятора і розрахунок стройки регулятора

3.3 Структурна схема системи за ділянкою «витрата газу - тиск пари»

3.4 Дослідження структурної схеми системи

Розділ 4. Проектування автоматизованої системи керування

технологічним процесом

4.1 Вибір та обґрунтування структури системи управління і комплексу технічних засобів та її опис

4.2 Технічні засоби автоматизації

4.3 Призначення і технічні характеристики основних модулів мікроконтролера

4.4 Вибір засобів програмування контролерів та програмного забезпечення верхнього рівня. SCADA системи

4.5 Розробка системи автоматизованого управління парогенеруючої установки

Розділ 5. Техніко - економічне обґрунтування

5.1 Обґрунтування затрат на автоматизацію об'єкту

5.2 Затрати на розробку і впровадження АСУТП

5.3 Розрахунок затрат на автоматизацію

5.4 Розрахунок економічного ефекту

Розділ 6. Охорона праці

6.1 Організація ОП

6.2 Інженерні рішення з ОП

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

еритроміцин автоматизація технологія проектування

Виробничі характеристики об'єкту автоматизації

Історія Новоград-Волинського заводу ВАТ «Біоветфарм» ведеться з 1963р.

Саме тоді розпочалося будівництво цеху з двома ферментерами, які виробляли невелику кількість антибіотиків. У 1972 р. було змонтовано ще одну виробничу лінію.

Вершина розвитку заводу досягнута в 80-ті роки, коли підприємство виготовляло сировину для медицини, а також вітаміни і ліки для ветеринарії. На заводі тоді працювало близько 1,3 тис. осіб.

З розпадом Радянського Союзу і змінами стратегії незалежної України почалося скорочення і зупинка більшості виробництв.

Нове життя підприємства розпочалося в 1998 р.

У 2003 - 2004 рр. проведено реконструкцію цеху і введено сучасну лінію виробництва антибіотиків.

Усі готові вироби зберігаються в приміщеннях. Значне підвищення якості продукції дозволило здійснювати реалізацію продукції в Росію, Молдову, Білорусь. Тісна співпраця із іншими фармацевтичними заводами України, по забезпеченню їх сировиною дозволила заводу ВАТ «Біоветфарм» знайти своє місце на ринку України серед вітчизняних виробників.

Впровадження новітньої технології й автоматизації технологічних процесів приводить до збільшення продуктивності праці, поліпшенню якості продукції, що випускається, знижується кількість браку, підвищується культура виробництва.

Заміна ручної праці машинами і систематичне удосконалення застосовуваних машин забезпечує значний ріст кількості продукції. Варто надавати величезного значення широкої механізації виробництва, як вирішальному засобові підвищення продуктивності праці. Широке і повсюдне впровадження у виробництво машинних технологій приводить до остаточної ліквідації важкої фізичної і некваліфікованої праці. Однак у ході реалізації процесу механізації виробництва всі операції виконуються механізованим шляхом, лишається ще багато операцій, що виконуються вручну. Для їхньої ліквідації потрібно якісно нова ступінь у розвитку техніки - автоматизація вища форма організації виробництва.

Автоматизація виробництва передбачає не тільки повну заміну фізичної праці на машинну працю, але й автоматизацію керування ходом технологічного процесу в цілому. Автоматизація забезпечує керування механізованим виробництвом за допомогою системи машин і приладів, спеціальних пристроїв без особистої участі людини. При цьому хід технологічного процесу, продуктивність установок, якість продукції, що випускається, і технічний стан устаткування залежить від якості роботи автоматичних систем.

Автоматизація виробництва підготовлена всім попереднім розвитком науки, техніки, технології та являється закономірним продовженням механізації виробничих процесів. В той же час автоматизація - це якісно новий етап розвитку виробництва. В результаті автоматизації збільшується продуктивність обладнання, знижується собівартість, скорочується брак та підвищується безпека роботи, покращується санітарний стан цехів.

Для здійснення програми комплексної автоматизації сучасної фармацевтичної промисловості України розроблені та впроваджуються типові системи і пристрої автоматизації, що виконані на електромеханічній, електронній, мікроелектронній та мікропроцесорній елементних базах.

Застосування сучасних засобів і систем автоматизації дозволяє вирішувати наступні задачі:

- вести процес із продуктивністю, максимально досяжної для даних продуктивних сил, автоматично з огляду на безперервні зміни технологічних параметрів, властивостей вихідних матеріалів і напівфабрикатів, змін у оточуючому середовищі, помилки операторів;

- керувати процесом, постійно з огляду на динаміку виробничого плану для номенклатури продукції, що випускається, шляхом оперативної перебудови режимів технологічного устаткування, перерозподілу робіт на однотипному устаткуванні;

- автоматично керувати процесами в умовах, шкідливих чи небезпечних для людини.

Отже враховуючи все вище перераховане, можна зробити висновок про необхідність модернізації виробничо-технологічних процесів, на ВАТ «Біоветфарм», на засадах комплексної автоматизації у зв'язку із фізичним та моральним старінням обладнання.

Розділ 1. Техніко-економічне обґрунтування проектованої системи автоматизації

1.1 Мета та задачі дипломного проекту

Виконання даного проекту здійснюється по робочим документам. До пакету робочих документів проектів по автоматизації виробничих процесів входять:

1. Структурні схеми контролю і керування, що визначають основні функціональні частини системи автоматизації, їх призначення і взаємозв'язки.

2. Функціональні схеми автоматизації виробничих процесів, які роз'ясняють визначені процеси, що протікають в окремих функціональних ланках системи.

3. Принципові, електричні схеми автоматичного регулювання, керування, захисту, блокування, сигналізації і живлення. Ці схеми визначають повний склад елементів і зв'язків між ними, а також детальне представлення про принципи роботи системи.

4. Схеми зовнішніх електричних з'єднань і проводок.

5. Плани розташування засобів автоматизації та електричних проводок.

6. Нетипові креслення установок засобів автоматизації.

7. Інші робочі документи і матеріали.

Задачею дипломного проекту є:

- встановлення технічних засобів автоматизації;

- впровадження мікропроцесорних контролерів у систему управління парогенеруючою установкою;

- створення математичної моделі об'єкту автоматизації;

- розрахунок автоматизованої системи за ділянкою «витрата газу - тиск пари»;

- техніко-економічний розрахунок ефективності проекту.

1.2 Рішення по автоматизації процесу виготовлення пари для процесу стерилізації ферментера

Процеси біосинтезу (ферментації) займають важливе місце в медичній, харчовій, мікробіологічній і інших галузях промисловості.

Не дивлячись на їх велику різноманітність, процесам періодичної ферментації належить провідна роль як найбільш вивченим і гнучким з погляду отримання проміжних і кінцевих продуктів необхідної якості. Значні капітальні і експлуатаційні вкладення, якими характеризуються системи ферментації, пов'язані з використанням дорогого устаткування і значними енергетичними витратами. Основне устаткування: біореактори (ферментери), ємкісні апарати, трубопроводи, запірно-регулююча арматура, - необхідно виготовляти з високоякісної нержавіючої сталі. Безперервне забезпечення культури у ферментері стерильним повітрям, підтримка стабільного теплового режиму, велика витрата пари під час стерилізації і т.д. вимагають забезпечення високого ступеня надійності устаткування, вузлів і механізмів, систем управління і точності їх технологічного проектування.

До цього часу виконана велика кількість робіт, присвячених моделюванню процесів ферментації і їх оптимізації. У той же час істотну частину часу ферментер працює в нестаціонарному режимі, який не є оптимальним (різні стадії підготовки, початку і завершення процесу ферментації). Однією з найважливіших операцій стадії підготовки є стерилізація устаткування і компонентів процесу - парою, яка необхідна для забезпечення стерильних умов проведення процесу ферментації.

На жаль, в АСУТП, як правило, відсутні функції управління підготовчими стадіями процесу ферментації, зокрема стадією стерилізації, того ж рівня автоматизації, що і для стаціонарних режимів. Тим часом проведення наднормативних стадій стерилізації (після зупинок виробництва з аварійних, організаційних або кон'юнктурних причин і т.п.) пов'язане із значними витратами, а виробничі втрати цінної сировини і енергоресурсів від них можуть бути великі. Для великотоннажних виробництв ця обов'язкова підготовча операція робить помітний вплив на багато сторін функціонування системи ферментації.

Низький рівень автоматизації і неефективна робота автоматики в період проведення підготовчих операцій ведуть до невиправданого зносу технологічного устаткування і нераціонального витрачання всіх видів виробничих ресурсів. Надають негативну психофізіологічну дію на обслуговуючий персонал з огляду на те, що основне навантаження по ухваленню рішень про перемикання регулюючих органів, виконавчих механізмів, контролю за засобами КВПіА лягає на операторів, істотно перевищуючи звичайний рівень, що може привести до помилок операторів, втрати стерильності і виведенню устаткування з ладу. Разом з тим стадія стерилізації має вельми істотний резерв для підвищення ефективності ферментації за рахунок оптимізації управління цією стадією. Але щоб досягнути високої ефективності процесу стерилізації необхідно постійно мати велику кількість пари для його реалізації. Котельня заводу «Біоветфарм» призначена для вироблення пару, що використовується при стерилізації ферментера і для підтримки необхідної температури технологічного процесу виготовлення еритроміцину.

Регулювання живлення котельних агрегатів і регулювання тиску в барабані котла головним чином зводиться до підтримки матеріального балансу між відведенням пари і подачею води. Параметром, який характеризує цей баланс, є рівень води в барабані котла. Надійність роботи котельного агрегату багато в чому визначається якістю регулювання рівня. При підвищенні тиску, зниження рівня нижче за допустимі межі, може привести до порушення циркуляції в екранних трубах, внаслідок чого відбудеться підвищення температури стінок труб, що обігріваються, і їх перепал.

Підвищення рівня також веде до аварійних наслідків, оскільки можливий забір води в парову магістраль. У зв'язку з цим, до точності підтримки заданого рівня ставляться дуже високі вимоги. Якість регулювання живлення також визначається рівністю подачі живильної води. Необхідно забезпечити рівномірне живлення котла водою, оскільки часті і глибокі зміни витрати живильної води можуть викликати значні температурні напруги в металі економайзера .

Барабанам котла з природною циркуляцією властива значна акумулююча здатність, яка виявляється в перехідних режимах. Якщо в стаціонарному режимі положення рівня води в барабані котла визначається станом матеріального балансу, то в перехідних режимах на положення рівня впливає велика кількість збурень. Основними з них є зміна витрати живильної води, зміна пароз'єму котла при зміні навантаження споживача, зміна паропродуктивності при зміні навантаження топки, зміна температури живильної води.

Регулювання співвідношення «газ-повітря» необхідне, як чисто фізично, так і економічно. Відомо, що одним з найважливіших процесів, що відбуваються в котельній установці, є процес горіння палива. Хімічна сторона горіння палива є реакцією окислення горючих елементів молекулами кисню. Для горіння використовується кисень, що знаходиться в атмосфері. Повітря в топку подається в певному співвідношенні з газом за допомогою нагнітаючого вентилятора. Співвідношення «газ-повітря» приблизно складає 1:10. При нестачі повітря в топочній камері відбувається неповне згоряння палива. Не згорілий газ викидатиметься в атмосферу, що економічно і екологічно не допустимо. При надлишку повітря в пічковій камері відбуватиметься охолоджування топки, хоча газ згоратиме повністю, але в цьому випадку залишки повітря утворюватимуть двоокис азоту, що екологічно неприпустимо, оскільки ця сполука шкідлива для людини і навколишнього середовища.

Система автоматичного регулювання розрідження в печі котла зроблена для підтримки печі під надувом, тобто щоб підтримувати постійність розрідження (приблизно 4 мм. вод. ст.). За відсутності розрідження полум'я факела притискатиметься, що приведе до обгоряння пальників і нижньої частини топки. Димові гази при цьому підуть в приміщення цеху, що робить неможливою роботу обслуговуючого персоналу.

В живильній воді розчинені солі, допустима кількість яких визначається нормами. В процесі пароутворення ці солі залишаються в котельній воді і поступово нагромаджуються. Деякі солі утворюють шлам - тверда речовина, що кристалізується в котельній воді. Важча частина шламу накопичується в нижніх частинах барабана і колекторів.

Підвищення концентрації солей в котельній воді вище за допустимі величини може привести до віднесення їх в пароперегрівач. Тому солі, що нагромадились в котельній воді, піддаються безперервному продуванню, яке в даному випадку автоматично не регулюється. Розрахункове значення продування парогенераторів при сталому режимі визначається з рівнянь балансу домішок до води в парогенераторі. Таким чином, частина продування залежить від відношення концентрації домішок у воді, яка продувається і живильній. Чим краща якість живильної води і вище допустима концентрація домішок у воді, тим частка продування менша. А концентрація домішок у свою чергу залежить від кількості додаткової води, в яку входить, зокрема, частина продувальної води, що втрачається.

Сигналізація параметрів і захисту, які впливають на стан котла, фізично необхідна, оскільки оператор або машиніст котла не в силах прослідкувати за всіма параметрами функціонуючого котла. Внаслідок цього може виникнути аварійна ситуація. Наприклад при втрачанні води з барабана, рівень в ньому знижується, внаслідок цього може бути порушена циркуляція, що поведе за собою перепал труб донних екранів. Захист, що спрацює без запізнення, запобігає виходу з ладу парогенератора. При зменшенні навантаження парогенератора, інтенсивність горіння в печі знижується. Горіння стає нестійким і може припинитися. У зв'язку з цим передбачається захист по погашенню факела.

Надійність захисту значною мірою визначається кількістю, схемою включення і надійністю приладів, що використовуються в ній. За принципом дії захисти розділяються на діючі і на станові парогенератора; зниження навантаження парогенератора; виконуючі локальні операції.

Згідно вище перерахованого автоматизація роботи парового котла повинна здійснюватися за наступними параметрами:

· підтримка постійного тиску пари;

· підтримка постійного рівня води в котлі;

· підтримка співвідношення 'газ - повітря';

· підтримка розрідження в пічовій камері.

Відзначимо, що оптимальне управління стерилізацією і підготовчими стадіями взагалі вимагає мінімальних капіталовкладень в матеріальне забезпечення, оскільки реалізується з використанням існуючої системи управління.

Розділ 2. Аналіз техніко-апаратурної схеми проекту. Опис автоматизації технологічного процесу виробництва еритроміцину

2.1 Характеристика продукту виробництва еритроміцину

У відповідності з темою дипломної роботи і сформульованим завданням, опишемо технологічний процес виробництва еритроміцину, який у спрощеному вигляді показано на технологічній схемі.

Еритроміцин належить до групи антибіотиків і є органічною основою, що продукується культурою Saccharopolyspora erythraea або іншими спорідненими мікроорганізмами і є кристалічним порошком білого кольору без запаху, з гірким смаком і високою гігроскопічністю. Хімічна формула еритроміцину C₃₇H₆₇NO₁₃.

Еритроміцин є антибіотиком широкого спектру дії. Гарні показники виходять при дії еритроміцину на крупні віруси і мікробактерії. Пневмококи, стрептококи і деякі штами ентерококів чутливі до еритроміцину в концентраціях до 1 мкг/мл. Найбільший практичний інтерес представляє дія еритроміцину відносно клінічних штамів золотистого стафілокока, стійких до пеніциліну, тетрацикліну, стрептоміцину і інших антибіотиків.

Біологічний синтез еритроміцину здійснюється з використанням штаму культури Saccharopolyspora erythraea, в процесі ферментації в спеціальних апаратах - біореакторах (ферментерах).

Антибіотик, що є складною органічною сполукою, відрізняється високою чутливістю до зовнішніх дій, нестійкістю в розчинах. Істотне підвищення температур, тривале перебування антибіотика в лужному або кислому середовищі, контакт з окислювачем і т.д. приводять до хімічних змін, що перетворюють антибіотик на біологічно неактивну речовину.

2.2 Короткий опис котельні

Котельня ВАТ «Біоветфарм» призначена для вироблення пари що використовується при стерилізації ферментера і для підтримки необхідної температури технологічного процесу виготовлення еритроміцину. Система теплопостачання закрита. Паливом для котельної служить газ теплотою згоряє Q_н=8485 ккал/м³. Котельна обладнана котлом ДКВР - 20/13 без пароперегрівача. Продуктивність котла 28 т/год., тиск пари 13 кгс/см², максимальна кількість тепла, яка видається котельнею у вигляді гарячої води складає 100%. Повернення конденсату 10% .

/

Рис.1. Котел марки ДКВР: 1- екранні труби; 2- верхній барабан; 3- манометр; 4- запобіжні клапани; 5- труби живильної води; 6- сепаратор пари; 7- запобіжна пробка; 8- камера догорання; 9- перегородки; 10- конвективні трубки; 11- обдувочний пристрій; 12- нижній барабан; 13- продувочный трубопровід.

Початкова вода для живлення котлів - річкова очищена або артезіанська. Котельний агрегат ДКВР - 20/13 (рис.1.) комплектується одноходовим чавунним економайзером системи ВТН з трубами завдовжки 3м. Регулятор живлення встановлений до ВЕК, що не відключається як по газу, так і по воді. Передбачена згінна лінія з автоматичним пристроєм для обмеження підвищення температури води після ВЕК вище 1740С.

Рух газів в економайзері зверху вниз. Гази з економайзера прямують до димососу, встановленому в стінах котельної. Дуттєвий вентилятор вмонтовується під котлом. Забір повітря вентилятором здійснюється по металевому воздуховоду. Нагнітальне повітря до горілочного пристрою проходить у фундаменті котла. Котел обладнаний трьома газомазутними пальниками ГМГП (рис.2).

Рис.2. Пальник газомазутний ГМГП-120: 1-газова частина; 2-флянець; 3-повітряна частина; 4-газове сопло; 5-ствол; 6-дифузор; 7-пелюстка; 8-рідинна форсунка; 9-регулюючий гвинт; 10-корпус.

Номінальна теплова потужність пальника ГМГП-120 - 1,75 МВт. Він призначений для сумісного спалювання газу і мазуту. Розпил мазуту забезпечується водяною парою. Пальник забезпечений дифузором (6), задаючим кут розкриття факела, і має роздільні газові (4) і мазутні (5) сопла. Повітря подається в міжсопловий простір. Завдяки втопленому положенню сопел на виході пальника створюється ежекційний ефект. Конструкція пальника забезпечує легкий розпал печі при пуску установки (подача тільки газу), добре змішання рідкого палива з повітрям, підсос димових газів в корінь факела (ежекційний ефект). Подача повітря в міжсопловий простір (між потоків газу і рідкого палива) створює умови двохстадійного спалювання палива.

Рис.3. Профіль полум'я пальника ГМГП-120

На (рис.3) зображений профіль полум'я форсунки ГМГП-120 з двохфронтальним згоранням палива. Первинне повітря подається в міжсопловий простір з коефіцієнтом надлишку повітря ~1,0 і змішується з рідким паливом. Пальне і кисень (повітря), що випарувалося, поступають у внутрішній фронт горіння, де відбувається неповне згоряння. Продукти хімічного недопалювання практично повністю згоряють в зовнішньому фронті полум'я. Кисень в зовнішній фронт останнього поступає дифузією з повітря, підсмоктуваного через амбразуру форсунки в топочний простір. Сумарний коефіцієнт надлишку повітря складає 1,10-1,15. Окрім цього, за рахунок ежекційного ефекту в корінь факела підсмоктуються димові гази, знижуючи вміст кисню в повітрі, що подається в міжсопловий простір, що призводить до зниження температури горіння на 50-70°С.

Зниження температури горіння уповільнює швидкість хімічних реакцій і приводить до помітного подовження факела полум'я. Враховуючи, що в технологічній печі біля 80% тепла передається радіацією, то радіаційний тепловий потік залишається практично незмінним і зберігається тепловий баланс печі.

Котли ДКВР складаються з наступних основних частин: двох барабанів (верхній і нижній); екранних труб; екранних колекторів (камер).

Барабани котлів на тиск 13 кгс/см² мають однаковий внутрішній діаметр (1000 мм ) при товщині стінок 13 мм.

Для огляду барабанів і розташованих в них пристроїв, а також для очищення труб шарошками на задніх днищах є лази; в котла ДКВР-20 з довгим барабаном є ще лаз на передньому днищі верхнього барабана.

Для нагляду за рівнем води у верхньому барабані встановлено два водовказівні скла і сигналізатор рівня. В котлів з довгим барабаном водовказівні скельця приєднані до циліндрової частини барабана, а у котлів з коротким барабаном до переднього днища. З переднього днища верхнього барабана відведені імпульсні трубки до регулятора живлення. У водяному просторі верхнього барабана знаходяться живильна труба, у котлів ДКВР 20-13 з довгим барабаном - труба для безперервного продування; в паровому об'ємі - пристрої сепарації. В нижньому барабані встановлені перфорована труба для періодичного продування, пристрій для прогрівання барабана при розтопленні і штуцер для спуску води.

Бічні екранні колектори розташовані під виступаючою частиною верхнього барабана, біля бічних стін підмурівки. Для створення циркуляційного контуру в екранах передній кінець кожного екранного колектора сполучений необігріваємою опускною трубою з верхнім барабаном, а задній кінець - перепускною трубою з нижнім барабаном.

Вода поступає в бічні екрани одночасно з верхнього барабана по передніх опускних трубах, а з нижнього барабана по перепускних. Така схема живлення бічних екранів підвищує надійність роботи при зниженому рівні води у верхньому барабані, збільшує кратність циркуляції.

Екранні труби парових котлів ДКВР виготовляють із сталі 512.5 мм. В котлах з довгим верхнім барабаном екранні труби приварені до екранних колекторів, а у верхній барабан завальцьовані. Крок бічних екранів у всіх котлів ДКВР 80 мм, крок задніх і фронтових екранів - 80 130 мм. Секції кип'ятильних труб виконані із сталевих безшовних гнутих труб діаметром 512.5 мм.

Кінці кип'ятильних труб парових котлів типу ДКВР прикріплені до нижнього і верхнього барабана за допомогою вальцювання.

Циркуляція в кип'ятильних трубах відбувається за рахунок бурхливого випаровування води в передніх рядах труб, оскільки вони розташовані ближче до топки і омиваються більш гарячими газами, ніж задні, унаслідок чого в задніх трубах, розташованих на виході газів з котла вода йде не вгору, а вниз.

Топочна камера в цілях попередження затягування полум'я в конвективний пучок і зменшення втрати з віднесенням ( Q4 - від механічної неповноти згоряння палива), розділена перегородкою на дві частини: пічку і камеру згоряння. Перегородки котла виконані таким чином, що димові гази омивають труби поперечним потоком, що сприяє тепловіддачі в конвективному пучку.

Технологічні параметри.

Таблиця 1

2.3 Короткий опис технології виробництва еритроміцину

Для виробництва антибіотика використовується апарати і трубопроводи, виготовлені з корозійностійких, таких, що не забруднюють продукт матеріалів (як правило, це високолеговані нержавіюча сталь).

Процес біосинтезу антибіотиків складається з наступних стадій:

1) підготовки устаткування (стерилізація) і живильного середовища для процесу біосинтезу;

2) підготовки посівного матеріалу;

3) завантаження живильного середовища у ферментер;

4) сумісна стерилізація живильного середовища і устаткування;

5) завантаження посівного матеріалу;

6) процес ферментації антибіотика;

7) вивантаження і очищення продукту;

8) складування продукту.

Важливою особливістю виробництва антибіотиків, на всіх технологічних стадіях, є дуже високі санітарні вимоги. Дотримання високого ступеня чистоти приміщень і устаткування, систематична промивка і дезинфекція є необхідною передумовою отримання продукту високої якості.

Ферментація еритроміцину, здійснювана при інтенсивній аерації і перемішуванні середовища, проводиться в спеціальному апараті - ферментері, що являє собою закриту циліндричну посудину з сферичним днищем і кришкою, забезпечений мішалкою, барботером для подачі повітря, відбійниками, сорочкою або змійовиками для нагріву і охолоджування середовища, а також запірною арматурою і контрольно-вимірювальними приладами. Ферментер повинен бути міцним, корозійно стійким, герметичним, надійний в експлуатації.

Апарат (ферментер) забезпечений сорочкою (споживання пари, хладoгента), барботером (споживання повітря), мішалкою (споживання електроенергії) і комплектом контрольно-вимірювального обладнання.

Перед веденням процесу біосинтезу еритроміцину апарат піддається ретельному огляду і проводиться серія перевірок, що визначають ступінь його працездатності. Перед кожним завантаженням живильного середовища апарат промивається гарячою водою, перевіряється робота мішалки і барботера, а також справність контрольно-вимірювального обладнання. Потім здійснюється перевірка герметичності апарату і прилеглих до нього комунікацій тиском стислого повітря. При дотриманні вимог до герметичності апарату і прилеглих комунікацій починається стерилізація порожнього апарату.

Ферментер нагрівається до 90^оC гострою парою, що подається з парового котла ДКВР - 20/13 по трубопроводах через термозатвори, глухі штуцера і барботер. Під час нагріву ферментера до 90^оС один раз в 3 тижні стерилізують повітряний фільтр. Фільтр прогрівається гострою парою до 130^оС і витримується 30хв. при цій температурі.

Після закінчення нагрівання (що визначається досягненням температури конденсату 90^оС на виході з ферментера) припиняється подача гострої пари в апарат через термозатвори і глухі штуцера. Далі починається завантаження живильного середовища з місткості підживлень за допомогою насоса. При цьому продовжується подача пари через барботер з невеликою витратою, для запобігання забиванню отворів барботера частинками живильних речовин. Для доведення до необхідного об'єму живильного середовища у ферментер заливається питна вода. Після закінчення завантаження живильного середовища і допоміжних операцій живильне середовище у ферментері нагрівається до температури стерилізації 121^оС таким чином:

1) подається гостра пара через термозатвори, глухі штуцери і барботер (з високою витратою пари);

2) подається пара в сорочку апарату.

Механічне ущільнення ферментера стерилізується одночасно з живильним середовищем.

Після досягнення у ферментері температури 121^оС зупиняється подача гострої пари через термозатвори на трубопроводах і глухі штуцери. Гостра пара продовжує подаватися через барботер з низькою витратою.

Потім ферментер витримується протягом 30хв. при t=121^оC, P=0,2 Мпа.

Температуру стерилізації підтримується контрольованою витратою пари через сорочку ферментера.

Після закінчення інтервалу витримки зупиняється подача пари в сорочку і подача гострої пари через барботер. Починається подача охолоджуючої води через сорочку ферментера для зниження температури у ферментері з 121^оС до 28^оС, разом з цим для компенсації тиску через барботер подається стерильне стисле повітря.

Після охолоджування ферментера проводиться введення посівної культури через посівний люк.

Після посівний культури в апараті встановлюють оптимальні для ферментації параметри. В ході процесу здійснюється безперервна подача стерильного повітря через повітряний фільтр ФВ, pH статовані подачею розчинів кислоти з ємкості Е3 або лугу з Е4, рівень піни регулюється подачею піногасника з Е1, при необхідності проводяться підживлення з ємкості E1, температуру культивування підтримують подачею в сорочку води, що охолоджує, тиск в середині ферментера підтримується за рахунок регулювання витрати газів, що відходять.

Тривалість біосинтезу еритроміцину при посіві з колби складає ~240 год. По закінченню цього терміну готова культуральна рідина вивантажується і передається на фільтрацію.

2.4 Аналіз існуючих засобів автоматизації

Згідно теми дипломної роботи, необхідна модернізація засобів автоматизації, яка полягає у тому, що з метою зменшення капітальних затрат на модернізацію, первинні вимірювальні перетворювачі та виконавчі механізми лишаються такими, які встановлені на даний момент, а замінюються локальні засоби автоматизації (регулятори, засоби реєстрації, сигналізації) на мікропроцесорні засоби на базі комплексу мікропроцесорних контролерів МИКРОКОНТ-Р2.

Розділ 3. Розрахунок системи автоматичного регулювання

3.1 Передаточні функції і закони регулювання основних контурів системи

Парогенеруюча установка як об'єкт автоматичного регулювання складається з ряду ділянок, динамічні властивості яких описуються різними передаточними функціями. Так, для котла типу ДКВР-20/13 входами вважаються температура конденсату, витрата води через котел і витрата палива. Виходом є температура гарячої води, що виходить з котла.

Будемо вважати котел лінійним об'єктом, перетворення інформації описується лінійними диференціальними рівняннями з постійними коефіцієнтами.

До лінійних об'єктів застосовується принцип суперпозиції, отже, отримавши незалежні характеристики по кожному входу котла і додавши їх, отримаємо повну характеристику котла. При цьому парогенеруючу установку можна розглядати як три самостійні ланки з одним виходом (рис.4).

G_в

G_т

Рис.4. Структурна схема котла. - температура конденсату; G_в - витрата живильної води; G_т - витрата газу; - температура пари.

Статична характеристика топки може бути представлена як залежність виділеного з топки тепла від кількості палива, що подається в топку, тобто:

(1)

де - кількість виділеного тепла в топці, Дж/с; - теплота згоряння палива, Дж/кг; - витрата палива, кг/с; -ККД топки.

Ефективність роботи поверхні нагріву парогенератора можна охарактеризувати деяким коефіцієнтом n, який показує, яка кількість виділеного в топці тепла йде на підігрів води:

(2)

де - перепад температури води на вході і пари на виході з котла, єС; - витрата води через котел, кг/с; - ККД парогенератора; теплоємність води = 4,19 * 10³ Дж/кг єС.

Виключаючи з рівнянь (3.1) і (3.2) отримаємо:

(3)

Це рівняння є статичною характеристикою котла по всіх трьох входах. Як бачимо з рівняння: із зміною температури конденсату - змінюється температура пари (при постійній витраті палива і повітря); температура гарячої пари прямопропорційна витраті палива і обернено пропорційна витраті води (при постійній температурі конденсату).

Динамічні характеристики котлів можна розглядати по кожному входу незалежно один від одного.

Задамо малий стрибкоподібний приріст кожного вхідного параметру і розглянемо в загальному вигляді зміни приросту вихідного параметра котла. Для цього треба знайти повний диференціал функції

(4)

де t-час, тобто

(5)

Диференціюючи рівняння (3), отримаємо

(6)

де G_о.в і G_о.т - базові значення витрат води і палива.

Переходячи до кінцевих приростів, отримаємо

(7)

Знак мінус перед третім членом в правій частині (7) вказує на те, що з додатнім приростом витрати води має місце від'ємний приріст температури гарячої води.

Нехтуючи конвективною циркуляцією в котлі, то очевидно, що температура пари на виході з парогенератора буде залежати від температури води на вході в котел з врахуванням часу чистого запізнення.

Отже, динамічну залежність від можна записати рівнянням

(8)

де - час чистого запізнення, яке можна знайти як час перебування елемента води в котлі:

(9)

де V - водяний об'єм котла, м³; G_в - витрата води через котел, м³/год.

Передаточна функція ланки (8), як відомо, має вигляд:

(10)

Перехідна функція котла по входу “витрата палива” описуються рівнянням

(11)

де - коефіцієнт підсилення котла по входу “витрата палива” при базовій витраті води через котел, рівній G_зв; Т₁ і Т₂ - сталі часу.

Провівши перетворення Лапласа-Карсона рівняння (11), отримаємо:

(12)

де передаточна функція котла по входу “витрата палива”.

Перехідну функцію котлів по входу “витрата води”, можна представити експонентою, тобто, розв'язком лінійного диференціального рівняння першого порядку.

(13)

де Т_в - стала часу парогенеруючої установки по входу “витрата води”;

- коефіцієнт підсилення котла по входу “витрата води”.

Коефіцієнт підсилення та стала часу Т_в залежать від вхідного впливу.

Передаточна функція парогенератора по входу “витрата води” має вигляд:

(14)

Загальне рівняння руху температури води на виході з котла за деякий проміжок часу отримаємо, застосувавши принцип суперпозиції з рівнянь (3.8), (3.11) і (3.13).

(15)

Повне рівняння статики і динаміки парогенератора отримаємо додавши (3.3) і (3.15).

(16)

Передаточна функція котла для приросту температури води на виході з котла по всім трьом входах отримується з (3.10), (3.14) і (3.16):

(17)

Конденсат, що поступає від ферментера, попередньо підігрівається в економайзері, далі надходить в котел.

При постійній витраті кількість теплоти економайзера визначається:

(18)

де G- витрата води, т/год;

теплоємність води=4,19 * 10³ Дж/кг єС.

- перепад температури води на вході в економайзер та на виході з нього, єС.

Статична характеристика економайзера може бути представлена як залежність перепаду температури конденсату на вході в економайзер та на виході з нього від перепаду температури відхідних газів.

Для парогенеруючих установок на яких встановлено економайзери виведено такі залежності, які представлено в таблиці(2):

Таблиця 2.

Графік залежності

(19)

(20)

3.2 Вибір закону регулювання, регулятора і розрахунок настройки регулятора

Для контуру регулювання температури пари виведено рівняння регулятора співвідношення температур пари і зовнішнього повітря у вигляді кінематичного моста з тензорезисторами. У статиці воно має вигляд:

(21)

При спостережуваних швидкостях збурень температури котла і зовнішнього повітря теплоінерційність давачів неістотна.

Для парового котла процес регулювання стійкий (умова додатності коефіцієнтів рівняння по Гурвіцу):

(22)

Для парового котла характеристичне рівняння першого контуру регулювання має вигляд:

(23)

Це випливає також з розподілу температур по котлу: верхня і нижня частини його мають рівномірну температуру, а в середній частині температура зростає.

Інерція регулятора практично не впливає на стійкість регулювання температури котла, її визначає циркуляційна витрата теплоносія. Плавне регулювання температури пари на виході з котла можливо при нерівномірності малоінерційного регулятора.

Аналіз регулювання витрати газу виконаний без урахування впливу перехідних процесів в суміжних контурах, що допустимо при плавному регулюванні подачі газу. При релейному регулюванні час деяких процесів, наприклад встановлення тяги, істотно змінюється, що знижує безпеку спалювання газу і підсилює зворотні зв'язки між газовим і водяним трактами.

Контур стабілізації тиску газу складається з ділянки газопроводу від регулятора до пальника і регулятора прямої дії з мембранним вимірювачем. Рівняння регулятора:

(24)

Без статизму він стійко працює при об'єкті з саморегулюванням.

Вважаючи газ низького тиску неспалюваним і нехтуючи його інерційністю отримаємо рівняння потоку між регулюючим органом і соплом у вигляді:

(25)

де Кс.г. -- коефіцієнт саморегулювання трубопроводу, що залежить від відносних відкриттів регулюючого клапана і від січення вихідного сопла системи.

Характеристичне рівняння контуру регулювання тиску газу має вигляд:

(26)

Оскільки в реальній системі Кс.г. завжди додатній, то система по Гурвіцу стійка. При плавному пропорційному регулюванні продуктивності котла відхилень від номінального тиску немає.

Розглядаючи повітропровід з регулятором співвідношення тиску-витрат газу і повітря, відзначаємо, що рівняння регулятора має вигляд:

(28)

де л_г -- відносна зміна навантаження по провідному компоненту (газу). Рівняння об'єкту має вигляд:

(29)

де Кв-збурення веденого компоненту -- повітря. При Кв = 0 рівняння системи:

(30)

Умови стійкості при л_г = 0 ті ж, що і при регулюванні тиску. При л_г? 0 динамічне відхилення співвідношення тиску визначиться передаточною функцією:

(31)

Тут поліном D(p) характеризує зміну навантаження -- температури парогенеруючої установки. При ідентичності тимчасових членів поліномів в чисельнику і знаменнику динамічне розузгодження відсутнє: W(р)= const

При часах і ступенях знаменника більших, ніж в чисельнику, інерційність збурюючої системи більше інерційності збурення і динамічне розузгодження можливе. Воно виражається у запізненні подачі веденого компоненту від ведучого і за принципом причинності не може бути перетворено у випередження веденого компоненту.

При швидкостях збурень системи, характерних для режиму пропорційного регулювання тепловиробничих котлів, динамічні розузгодження співвідношення газ-повітря неістотні.

Регулятори з імпульсом по навантаженню стійко і якісно регулюють співвідношення витрат газу і повітря в необхідному діапазоні при плавному збуренні, але мало придатні при релейному регулюванні.

Автоматичне регулювання розрідження парогенеруючих установок здійснене регуляторами тяги прямої дії з впусканням і без впускання повітря. Ці регулятори настроюються з додатною або від'ємною нерівномірністю. Рівняння регуляторів має вигляд:

(32)

Воно відрізняється значеннями тимчасових коефіцієнтів і структурою, що характеризують їх статизм. При К_с.р.т=0, тобто при астатичному регуляторі з рівнянням:

(33)

Процес проходить без перерегулювань через саморегулювання і малу інерційність потоку газів. Областю ефективного регулювання при малих відхиленнях заслінки обумовлена мала нечутливість. При різких коливаннях динамічні відхилення розрідження в топці по мікроманометру і по факелу не спостерігаються.

В даному дипломному проекті розглядається регульована ділянка «витрата газу -- тиск пари» шляхом зміни витрати газу.

Даний об'єкт регулювання належить до об'єктів з самовирівнюванням. Такий об'єкт апроксимується послідовним з'єднанням ланки транспортного запізнення та аперіодичної ланки першого порядку передаточні функції яких Wт(р) та Wап(р) відповідно:

; (34)

Послідовному з'єднанню ланок відповідає перемноження передаточних функцій, тоді передаточна функція об'єкта має вигляд представлений в формулі:

(35)

де р - оператор Лапласа.

3.3 Структурна схема системи за ділянкою «витрата газу -- температура пари»

Під час дослідження об'єкта, на його вхід подається ступінчасте збурення в результаті якого отримали криву розгону.

Після ряду проведених операцій: фільтрації, згладжування - отримана крива розгону:

Рис.5.Крива розгону по каналу „витрата газу на вході - температура пари на виході”

Із даної кривої розгону знаходимо параметри:

Тоб=125с;

об=10с;

Передаточна функція об'єкту регулювання буде мати вигляд:

Змоделюємо об'єкт регулювання в програмі MatLab:

Рис.6. Структурна схема об'єкта регулювання

Передаточна функція економайзера буде мати вигляд:

Параметри визначені із технічних характеристик економайзера.

Із температурного графіку визначаємо ланку для споживача, яку можна описати пропорційною ланкою з коефіцієнтом пропорційності .

Регулювання рівня води відбувається шляхом зміни витрати живильної води через регулюючий клапан. Виконавчий механізм типу МЕО отримує сигнал завдання від регулятора на відкриття/закриття клапана у вигляді напруги 0-10 В.

Головною характеристикою регулюючого органу є залежність витрати води від коефіцієнта відкриття регулюючого живильного клапану з врахуванням перепаду тиску на ньому. Ця характеристика називається робочою витратною характеристикою. Її визначенню приділяють значну увагу, оскільки від форми характеристики залежать результати наладки САР.

Як видно із рисунка (7), витратна характеристика клапану близька до лінійної. Таким чином, для моделювання витрати води через клапан по каналу «Коефіцієнт відкриття Ї витрата води на клапані, кг/с» можна описати пропорційною ланкою з коефіцієнтом пропорційності . Таким чином, при повному відкритті клапана отримаємо витрату води через клапан 0,4кг/с.

Рис.7. Витратна характеристика регулюючого живильного клапану.

Після проведення оптимізації було знайдено наступні оптимальні коефіцієнти настроювання ПІ-регулятора:

3.4 Дослідження структурної схеми системи

Змоделюємо дану систему автоматичного регулювання в програмі MatLab:

Рис.8. Структурна схема САР змодельована в програмі MatLab

Побудуємо перехідну характеристику системи з економайзером, подавши ступінчаті сигнали по каналу завдання і каналу збурення.

Рис.9. Перехідна характеристика системи змодельована в програмі MatLab

Як бачимо із перехідної характеристики (рис.9), система є стійкою, оскільки по завершенні перехідного процесу збурення згасає. Параметри перехідного процесу:

1. Усталена помилка: Д=0%;

2. перерегулювання:;

3. коливальність: 0;

4. кількість коливань: 1;

5. час регулювання: 1200 с.

Розділ 4. Проектування автоматизованої системи керування технологічним процесом

4.1 Вибір та обґрунтування структури системи управління і комплексу технічних засобів та її опис

Наступним кроком на шляху створення автоматизованої системи управління є вибір засобів програмно-технічного комплексу, що охоплює диспетчерський рівень, мережевий рівень і рівень контролерів і модулів введення-виведення структурної схеми АСК.

При виборі засобів ПТК необхідно прагнути до зниження вартості системи, наладки і експлуатації, підвищенню надійності, продуктивності, простоти експлуатації, сумісності і іншим важливим характеристикам системи.

Технічні засоби автоматизації (ТЗА) вибираються таким чином, що в рамках АСК необхідно дотримуватись таких принципів Державної системи приладів (ДСП), як:

1) агрегатування;

2) уніфікація сигналів, інтерфейсів, несучих конструкцій, елементної бази, модулів і блоків;

3) мінімізація номенклатури;

4) реалізація естетичних і ергономічних вимог з погляду раціональності.

При виборі програмно технічних засобів автоматизації необхідно враховувати особливості поставленого завдання, вимоги до надійності, що визначаються характером технологічного процесу, витривалості, швидкодії, інших технічних і експлуатаційних характеристик системи, а також споживчі властивості системи.

Набір виконуваних функцій і відповідний об'єм отримуваної і оброблюваної інформації про об'єкт відповідає можливостям ПТК, побудованого на базі локального програмованого логічного контролера (ПЛК) або мережевого комплексу контролерів (мережа ПЛК).

Вибираний мікроконтролер повинен відповідати наступним вимогам:

1) підтримка необхідної кількості вхідних і вихідних сигналів;

2) застосування як для безперервних виробництв, так і для періодичних;

3) високий рівень надійності, перешкодозахищеність (відмова мікроконтролера може призвести до великих економічних втрат);

4) висока продуктивність, необхідна для контролю великої кількості технологічних параметрів;

5) використання стандартних протоколів і комунікаційних інтерфейсів для роботи з верхнім рівнем;

6) широкий діапазон модулів розширення для підтримки різних датчиків;

7) розвинена програмна підтримка;

8) широкий діапазон робочих умов;

9) оптимальна ціна.

Особливістю АСК, що пропонується є часткова заміна морально застарілого обладнання на більш сучасне, а саме застосування промислового програмованого контролера МИКРОКОНТ-Р2, який має модульну конструкцію, що дозволяє довільно нарощувати число входів/виходів в кожній точці управління і збору інформації.

Висока обчислювальна потужність процесора і розвинені мережеві засоби дозволяють створювати ієрархічні АСУТП будь-якої складності.

Заміна ручного керування дискретним, дозволить усунути помилки оперативного персоналу і покращити функціонування в цілому.

4.2 Технічні засоби автоматизації

Контролер.

У 60-і роки, коли електромеханічні системи зі складними релейними і контакторными контролерами ставали усе більш негнучкими, йшла тверда боротьба за перевагу між електронними і пневматичними контролерами, що закінчилася чистою перемогою електронних контролерів.

Головна перевага ПЛК - заміна твердої апаратної логіки, наприклад, релейної, на програмувальну по заданому алгоритмі. При використанні твердої логіки система керування звичайно будується на основі твердих з'єднань. Наприклад, при досягненні вузлами верстата визначених положень давачі формують сигнали, що керують відповідними виконавчими механізмами. Якщо виникає необхідність використовувати ці ж давачі для керування іншими виконавчими механізмами, необхідно фізично змінити конфігурацію устаткування, тобто з'єднання між датчиками і виконавчими механізмами. На простих верстатах це не займає багато часу, а найчастіше в цьому просто немає необхідності. Але як тільки кількість давачів і виконавчих механізмів досягає декількох десятків, їхні зв'язки й алгоритм взаємодії настільки ускладнюються, що зміна комутації вручну стає трудомісткою і довгостроковою задачею, а часто і просто нездійсненною. Для технологічного устаткування, що модернізується часто, наприклад, верстати з числовим програмним керуванням (ЧПУ), забезпечення їхньої високої мобільності без ПЛК просто неможливо. Для реалізації процесу керування технологічним процесом та устаткуванням вимагаються засоби вводу початкової інформації (давачі різних типів та принципів дії, кнопки, кінцеві вимикачі) та засоби управління виконавчими механізмами (реле різних типів, регулятори, електродвигуни). При цьому початкова інформація та інформація для керування може бути як дискретного ('включено' - 'виключено'), так і неперевного вигляду (електричний струм, напруга, рівень рідини, температура, тиск). Дискретна інформація вводиться в контролер та виводиться з нього у вигляді рівнів напруги, що відповідають станам 'включено' (1) та 'виключено' (0). Неперевна інформація вводиться в контролер та виводиться з нього у вигляді струму або напруги, які змінюються в деяких межах (наприклад, 0 - 20 мА, 0 - 10 В). Дискретна інформація приймається та видається контролером у вигляді окремих дискретних сигналів, імпульсів, кодів. Неперевна інформація - як аналогові сигнали (струм чи напруга).

Контролери різних конструкцій і з різними функціональними можливостями, що виготовляються різними фірмами, можна умовно розділити на дві групи:

· компактні однокорпусні контролери, що мають обмежену кількість вводів-виводів та призначені для рішення простих задач керування;

· модульні контролери, конфігурація яких та склад модулів можуть змінюватись в значних межах.

На даний час різними фірмами у всьому світі виготовляється велика кількість промислових контролерів, що задовольняють найрізноманітніші потреби керування технологічними процесами.

Програмований логічний контролер (ПЛК) МИКРОКОНТ-Р2

Даний мікроконтролер має модульну конструкцію (рис.10).

Процесор якого сумісний за системою команд з i80C51, але має в 6 разів вищу продуктивність і два послідовні інтерфейси. Включає блок живлення, що забезпечує потреби всіх модулів вводу/виводу, що підключаються до шини розширення, два ізольовані інтерфейси, незалежне ОЗУ (16 кбайт), Flash ПЗП (48 кбайт), годинник, сторожовий таймер.

Всі елементи (модулі) сімейства виконані в закритих корпусах єдиного виконання і орієнтовані на установку в шафах.

Підключення модулів введення-виведення до модуля обчислювача (СРU) виконується за допомогою гнучкої шини розширення (плоский кабель) без використання шасі обмежуючого можливості розширення і знижуючого гнучкість при компоновці

Рис.10. Модульна конструкція мікроконтролера.

До складу даного мікроконтролера входять наступні модулі:

Модуль процесора.

CPU-320DS центральний процесор, RAM-96 К, EPROM-32 К, FLASH32 К, SEEPROM 512.

Модулі введення-виведення

Bi/o16 DC24 дискретний вхід/вихід, 16/16 =24 В, I_вх=10 мА, I_вих=0,2 А;

Bi 32 DC24 дискретне вхід, 32 сигнали =24 В, 10 мA;

Bi16 AC220 дискретне вхід, 16 сигналів ~220 В, 10 мА;

Bo32 DC24 дискретний вихід, 32 сигнали =24 В, 0.2 А;

Bo16 ADC дискретний вихід, 16 сигналів ~220 В, 2.5 А;

MPX64 комутатор дискретних входів, 64 входи =24 В, 10 мА;

Ai-TC 16 аналогових входів від термопар;

Ai-NOR/RTD-1 20 аналогових входів І або U;

Ai-NOR/RTD-2 16 входів I або U, 2 термоперетворювачі опору;

Ai-NOR/RTD-3 12 входів I або U, 4 термоперетворювачі опору;

Ai-NOR/RTD-4 8 входів I або U, 6 термоперетворювачі опору;

Ai-NOR/RTD-5 4 входи I або U, 8 термоперетворювачі опору;

Ai-NOR/RTD-6 10 термоперетворювачі опору;

PO-16 пульт (дисплей - 16 букв, 24 клавіші).

Модулі вводу/виводу мають роз'єми введення/виведення із затискачами під гвинт, що суміщають функції роз'ємів і клемних з'єднань, які зменшують об'єм устаткування в шафі і забезпечують швидке підключення/відключення зовнішніх ланцюгів.

Пульт оператора

РО-04 - пульт для встановлення на щит. ЖКІ - індикатор (2 рядки по 20 знаків), вбудована клавіатура (18 клавіш), можливість підключення 6-ти зовнішніх клавіш, інтерфейс RS232/485, живлення = нестабілізоване 815 В;

Для підготовки і налаштування прикладних програм автоматизації технологічного устаткування передбачається використання персонального комп'ютера, що підключається до каналу інформаційної мережі через адаптер I-7520.

Підготовка прикладних програм здійснюється на одній з двох мов:

РКС (мова технологічного програмування, що оперує типовими елементами релейно-контактної логіки і автокерування);

АСЕМБЛЕР.

Допускається компоновка програми з модулів, написаних на будь-якій з вказаних мов. При налаштуванні прикладних програм модуля зберігається штатний режим роботи прикладних програм решти модулів і обміну по каналу локальної мережі.

4.3 Призначення і технічні характеристики основних модулів мікроконтролера

Модуль процесора CPU-320DS.

Модуль процесора CPU-320DS призначений для організації інтелектуальних систем управління і функціонує як автономно, так і у складі локальної інформаційної мережі.

Зв'язок з об'єктами управління здійснюється через модулі введення/виведення, що підключаються до CPU за допомогою шини розширення.

Модуль CPU-320DS може бути підключений до двох локальних мереж BITNET (ведучий/ведений; моноканал; вита пара; RS485; 255 абонентів) і виконувати функції як ведучого так і веденого в обох мережах.

Модуль CPU-320DS може виконувати функції активного ретранслятора між двома сегментами локальної мережі (до 32х абонентів в кожному сегменті).

Модуль CPU-320DS включає джерело живлення що використовується як для живлення внутрішніх елементів так і для живлення модулів введення/виведення (до 10-и модулів введення/виведення).

Рис.11. Модуль CPU-320DS.

Основні технічні характеристики.

БИС процесора - DS80C320;

Час циклу команди “Регістр-регістр” - 181 нс;

Тактова частота генератора - 22.1184 Мгц;

Енергозалежна ОЗУ - 96 К;

Системне ППЗУ - 32 К;

ЕППЗУ користувача з електричним перезаписом (FLASH) - 32 К;

ЕППЗУ системних параметрів - 512 байт;

Погрішність годинника реального часу - не більш 5с на добу;

· Час збереження даних в енергозалежному ОЗУ і роботи годинника реального часу при відключеному живленні модуля - 5 років;

· Послідовні інтерфейси COM 1 - RS485 з гальванічною розв'язкою або RS232; COM 2 - RS485 з гальванічною розв'язкою або RS232;

· Час циклу звернення до зовнішніх приладів по шині розширення - 1266 нс;

· Швидкість обміну даними в інформаційній мережі (кБод) - 1,2 115,2;

Довжини кабелю зв'язку відповідно (км) - 24 0,75;

Кабель інформаційної мережі - екранована вита пара.

Напруга живлення - ~220 В (+10 %, -30 %);

Максимальна споживана потужність вбудованого блоку живлення при підключених модулях введення/виведення (Вт) - не більше 20 Вт;

Максимальне допустиме навантаження вбудованого блоку живлення: по +5 В - 2,0 А

Власне споживання модуля CPU-320DS по живленню + 5 В - не більше 200 мA

Напрацювання на відмову - 100000 годин

Температура навколишнього середовища: для CPU-320DS - від 0С до +60С

Відносна вогкість навколишнього середовища - не більше 80 % при t=35С

· Ступінь захисту від дії навкол. середов. - IP-20

Підключення модулів введення/виведення (EXP)

Підключення модулів введення/виведення до модуля CPU-320DS виконується за допомогою гнучкої шини розширення (див.рис.9) (плоский кабель, 34 жили).

Модулі введення/виведення можуть розташовуватися як зліва, так і праворуч від процесора.

Максимальна довжина кабелю шини розширення - 2500 мм.

Максимальна кількість модулів введення/виведення, що підключаються, - 16. При підключенні до шини більше 10 модулів введення/виведення рекомендується розташовувати їх порівну з різних сторін від CPU (див.рис.12)

Рис.12. Підключення модулів введення/виведення до модуля CPU-320DS.

Модуль введення аналогового сигналу.

Модуль аналогового введення Ai-NOR/RTD призначений для автоматичного сканування і перетворення сигналів від датчиків з нормованим струмовим виходом, і від термоперетворювачів опору в цифрові дані з подальшим записом їх в двохпортову пам'ять, доступну для модуля CPU по шині розширення.

Повне позначення модуля аналогового введення Ai-NOR/RTD-XXX-X. Перші дві букви позначають тип модуля: Ai - аналогове введення.

Наступні букви - тип вхідного сигналу: NOR - нормований аналоговий сигнал, RTD - термоперетворювач опору).

Наступні три цифри визначають:

- перша цифра - число і співвідношення аналогових входів. Передбачено шість варіантів співвідношення нормованих входів і виходів від термоперетворювачів опору.

Рис.13. Модуль аналогового входу Ai-NOR/RTD

Ai-NOR/RTD-1X0 - 20 нормованих входів, RDT входів - ні;

Ai-NOR/RTD-2XX - 16 нормованих входів, 2 входи RTD;

Ai-NOR/RTD-3XX - 12 нормованих входів, 4 входи RTD;

Ai-NOR/RTD-4XX - 8 нормованих входів, 6 входів RTD;

Ai-NOR/RTD-5XX - 4 нормовані входи, 8 входів RTD;

Ai-NOR/RTD-60X - відсутні нормовані входи, 10 входів RTD.

- друга цифра - діапазон нормованого струмового або потенціального вхідного сигналу. Передбачено сім варіантів нормованих сигналів.

Ai-NOR/RTD-X1X - діапазон вхідного сигналу - 10В10В;

Ai-NOR/RTD-X2X - діапазон вхідного сигналу - 0В10В;

Ai-NOR/RTD-X3X - діапазон вхідного сигналу - 1В1В;

Ai-NOR/RTD-X4X - діапазон вхідного сигналу - 100мB100мВ;

Ai-NOR/RTD-X5X - діапазон вхідного сигналу - 05мA;

Ai-NOR/RTD-X6X - діапазон вхідного сигналу - 020мA;

Ai-NOR/RTD-X7X - діапазон вхідного сигналу - 420мA.

- третя цифра - тип термоперетворювача опору. Передбачено підключення п'яти типів термоперетворювачів опору.

Ai-NOR/RTD-XX1 - термоперетворювач опору - мідний типу ТСМ-50М, значення W100=1,428;

Ai-NOR/RTD-XX2 - термоперетворювач опору - мідний типу ТСМ-100М, значення W100=1,428;

Ai-NOR/RTD-XX3 - термоперетворювач опору - платиновий типу ТСП-46П, значення W100=1,391;

Ai-NOR/RTD-XX4 - термоперетворювач опору - платиновий типу ТСП-50П, значення W100=1,391;

Ai-NOR/RTD-XX5 - термоперетворювач опору - платиновий типу ТСП-100П, значення W100=1,391.

Діапазон температур і електричних опорів термоперетворювачів приведені в (табл.2).

Замикаюча шифр буква - тип клемного з'єднання (підключення кабелю): R - підключення справа, L - підключення зліва, F - підключення з фронту.

Таблиця 3.

Підключення до модуля CPU

Підключення до модуля CPU виконується за допомогою гнучкої шини розширення.

Максимальна довжина шини розширення залежить від типу використовуваного модуля CPU і вказується в його технічному описі. Розподіл сигналів шини розподілу по контактах і їх призначення приведений в технічному описі на модуль CPU.

Максимальна кількість модулів аналогового введення, що підключаються до одного CPU визначається їх споживанням від джерела живлення, вбудованого в CPU, але не повинне перевищувати 8.

Для адресації аналогового модуля в адресному просторі модуля CPU, на задній панелі аналогового модуля є перемикач адреси. На кожному аналоговому модулі, підключеному до шини розширення модуля CPU повинен бути встановлена індивідуальна адреса перемикачем. Дозволена область установки адрес від 0 до 7 (по положенню перемикача).

Опис роботи модуля

Модуль введення аналогових сигналів Ai-NOR/RTD проводить перетворення нормованих струмових сигналів і сигналів термоопорів в цифрові дані.

Перетворення вхідних аналогових сигналів проводиться шляхом автоматичного послідовного сканування (підключення) вхідних ланцюгів до входу загального нормуючого підсилювача. Посилений нормуючим підсилювачем вхідний сигнал (010)В подається на високостабільний перетворювач “аналог-частота”, час перетворення якого складає 20 мс або 40 мс і встановлюється програмно.

Перетворювач “аналог-частота” лінійно перетворює вхідну напругу (010)В в частоту (0250) кГц.

Вироблена перетворювачем кількість імпульсів за встановлений час записується в лічильник імпульсів, що входить до складу однокристальної ЕОМ аналогового модуля. Таким чином, зафіксоване в лічильнику цифрове значення є необробленим цифровим значенням аналогового вхідного сигналу.

Однокристальна ЕОМ модуля проводить обробку набутих цифрових значень:

- лінеаризацію

- компенсацію температурного дрейфу

- зсуви (якщо необхідно)

- перевірку аналогових датчиків на обрив.

Необхідні дані для реалізації вище перелічених функцій зберігаються в електрично перезаписуваному ПЗП модуля.

Оброблювані цифрові значення аналогових сигналів поміщаються в двохпортову пам'ять, доступну для модуля CPU по шині розширення.

Обмін по шині розширення з модулем CPU забезпечується через двохпортові ОЗП за принципом “команда - відповідь”. Модуль CPU записує в двохпортовий ОЗП аналогового модуля код команди передачі аналогових даних і номер каналу аналогового введення.

Однокристальна ЕОМ аналогового модуля прочитує з двохпортового ОЗП одержану команду, і за умови повної обробки сигналу запиту, поміщає в двохпортовий ОЗП код відповіді.

При отриманні коду відповіді модуль CPU переписує оброблене цифрове значення опитуваного аналогового каналу в свій буфер і переходить до запиту і введення наступного каналу.

Після введення останнього аналогового каналу модуль CPU запрошує “статусний” регістр аналогового модуля, в якому відображаються стани внутрішніх пристроїв модуля, а також справність аналогових датчиків, і лише після цього переходить до введення першого аналогового каналу. “статусний” регістр зберігається в пам'яті модуля CPU. Крім того, в пам'яті CPU зберігається вміст EEPROM аналогового модуля, який переписується одноразово, при включенні живлення, а також регістр “управління”, що включає введення аналогових даних. Всі дані, що відносяться до аналогового модуля доступні для прочитування програмним забезпеченням верхнього рівня, наприклад, програмою “Довідник”

I-7520. Конвертер RS-232 в RS-485 з автоматичним контролем за напрямом передачі даних для RS-485, гальванічна ізоляція 3кВ по RS-232

Рис.14. I-7520. Конвертер RS-232 в RS-485

Таблиця 4.

Модуль дискретного вводу/виводу

Модуль дискретного введення/виведення призначений для перетворення дискретних вхідних сигналів постійного струму від зовнішніх пристроїв в цифрові дані і передачу їх по шині розширення в процесорний модуль (CPU), а також для перетворення цифрових даних, що поступають від процесорного модуля, в бінарні сигнали, їх посилення і висновок на вихідні роз'єми для управління підключеним до них пристроям.

Всі входи і виходи гальванічно розв'язані із зовнішніми пристроями.

Основні технічні характеристики.

· Число входів - 16

· Число виходів - 16

· Тип гальванічної розв'язки:

- по входах - групова; один загальний провід на кожні чотири входи;

- виходам - один загальний провід на кожні вісім входів.

· Параметри входів:

- живлення вхідних ланцюгів - зовнішнє джерело (2436)В;

- рівень логічної одиниці - >15В;

- рівень логічного нуля - <9В.

· Параметри виходів:

- номінальний вхідний струм - 10мА;

- живлення вихідних ланцюгів - зовнішнє джерело (540)В;

- максимальний вихідний струм - 0.2A.

· Напруга живлення модуля - +5В;

· Струм споживання - 150мA;

· Напрацювання на відмову - 100 000 годин;

· Робочий діапазон температури - від -30С до +60С;

· Відносна вогкість навколишнього повітря - не більш 95% при 35С;

· Ступінь захисту від дії навколишнього середовища - IP-20.

Підключення дискретних датчиків і зовнішніх пристроїв

Дискретні датчики і зовнішні пристрої підключаються до роз'ємів модуля Bi/o 16DC24 згідно (рис.15) До роз'ємів XD1 і XD2 підключаються зовнішні пристрої У1-У16, до роз'ємів XD3 і XD4 дискретні датчики К1-К16.

Потужність джерел U1 і U2 повинна бути рівної або більшою суми потужностей навантажень, що підключаються до них, U3 - джерело 220БП24 або аналогічний із струмом навантаження 700мA.

Якщо не вимагається гальванічної розв'язки між групами по вісім виходів, можна об'єднати проводи - 24В у джерело U1-U2, або використовувати всього одне джерело живлення за умови достатньої потужності для живлення всіх зовнішніх вихідних пристроїв.

Рис.15. Підключення дискретних датчиків і пускачів виконавчих механізмів до модуля.

Пульт оператора.

Пульт оператора ОР-04 (далі пульт) призначений для реалізації людино-машинного інтерфейсу (MMI) в системах контролю і управління виконаних на базі контролерів Микроконт-Р2 або інших, що мають вільно програмований інтерфейс RS232 або RS485.

Технічні характеристики

Інтерфейс зв'язку - RS232 або RS485;

Швидкість зв'язку - програмована з ряду: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 28800,57600;

Число рядків ЖК індикатора - 2;

Число знаків в рядку - 20;

Висота знака в рядку - 9.66 мм;

Цифрова клавіатура - 18 клавіш;

Ступінь захисту - IP56;

Напруга живлення - +1030 В (нестабіліз.); або - 5 В (стабіліз.);

Споживана потужність - не більше 2,0 Вт;

Напрацювання на відмову - 100 000 годин;

Температура навколишнього середовища - від -10С до +60С;

Середній термін служби - 10 років;

Пульт складається з: ЦПУ фірми ATMEL, ОЗП об'ємом 32 кБайт, мікросхеми інтерфейсу типа ADM241 (DD2) або ADM485 для узгодження рівня ТТЛ процесора з інтерфейсом RS232 або RS485 відповідно, джерела живлення на базі мікросхеми LT1173-5, регістра з SPI інтерфейсом для сканування клавіатури і управління LCD.

ЦПУ управляє обміном із зовнішніми пристроями, сканує клавіатуру і виводить інформацію на рідкокристалічний дисплей. Рідкокристалічний дисплей має два рядки по 20 символів. Клавіатура, що підключається, має 24 клавіші: 6 скан-ліній, 4 лінії даних. При натисненні на будь-яку клавішу формується переривання INT0 на ЦПУ. ОР - 04 дозволяє управляти LCD на базі контролера HD44780 фірми HITACHI. В ОР-04 використаний 4-х бітовий інтерфейс зв'язку з LCD модулем. ОР-04 сполучається із зовнішнім пристроєм за допомогою RS232 або RS485 інтерфейсу. В першому випадку встановлюється мікросхема (ADM241), в другому - (ADM485).

У відповідності з технологією роботи парового котла і технічними даними системи автоматизації Мікроконт - Р2 приймаємо до установки наступні модулі:

1) модуль процесора CPU-320DS;

2) модуль дискретного введення/виведення - Bi/o16 DC24;

3) модуль аналогового введення - Ai-NOR/RTD 254;

4) пульт оператора ОР-04.

Для забезпечення контролю за роботою котельних агрегатів, контролери сполучаємо в локальну мережу по протоколу RS-485 на верхньому рівні якого знаходиться комп'ютер, із встановленим Windows і програмою LABVIEW DSC яка призначена для збору даних, контролю і управління системою автоматизації.

4.4 Вибір засобів програмування контролерів та програмного забезпечення верхнього рівня. SCADA системи

Використання програмованого логічного контролера в АСУТП вимагає застосування спеціальних програмних засобів для програмування контролера.

Так для РС-несумісних ПЛК вибір програмного забезпечення, як правило, обмежений засобами розробки, виробниками, що постачаються (наприклад, STEP7 від Siemens для програмування контролерів серії S7). Ці програмні продукти підтримують тільки певні типи ПЛК, що працюють як традиційні текстові мови програмування, так і спеціалізовані графічні і дозволяють вирішувати практично будь-які задачі по автоматизації з використанням ПЛК. З іншого боку, в умовах відсутності альтернативних програм від сторонніх розробників, часто ці середовища розробки мають в декілька разів завищені ціни.

Для РС-сумісних контролерів існує ширший вибір засобів розробки, що включає як майже безкоштовні системи (Asm, Borland C, адаптовані для програмування контролерних систем і т.п.), так і спеціальні засоби розробки, що базуються на стандарті IEC 61131(МЕК 61131).

Відзначимо, що стандарт Міжнародної електротехнічної комісії МЕК 61131 (IEC 61131) має реалізації по програмному забезпеченню для контролерів обох типів.

Виникає питання про вибирання засобів програмування серед різноманіття систем розробки призначених для програмування РС-сумісних контролерів.

Схоже питання виникає при виборі програмного забезпечення для розробки системи диспетчерського рівня.

SCADA-система - система диспетчерського управління і збору даних. Спеціальне програмне забезпечення, вирішує завдання введення/виведення інформації в системі АСУТП, відстежування аварійних і передаварійних ситуацій, обробки і представлення на пульт оператора графічної інформації про процес, підтримка звітів про виконання технологічного процесу. В світі існує близько десятка подібних систем. Застосування SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерське управління і збір даних) - технологій дозволяє досягти високого рівня автоматизації в рішенні завдань розробки систем управління, збору, обробки, передачі, зберігання і відображення інформації.

Приємність людино-машинного інтерфейсу (HMI/MMI), SCADA, що надається системами, повнота і наочність інформації, що представляється на екрані, доступність 'важелів' управління, зручність користування підказками і довідковою системою і т.д. - підвищує ефективність взаємодії диспетчера з системою і зводить до нуля його критичні помилки при управлінні.

Спектр функціональних можливостей визначений самою роллю SCADA в системах управління і реалізований практично у всіх пакетах:

· автоматизована розробка, що дає можливість створення ПЗ системи автоматизації без реального програмування;

· програмна підтримка різноманітного устаткування і мережевих протоколів;

· збір первинної інформації від пристроїв нижнього рівня (сигнали, що визначають стан виробничого процесу у нинішній момент часу: температура, тиск, положення і т.д. з промислової апаратури: контролери, датчики і т.д.;

· обробка первинної інформації;

· графічне відображення зібраних даних на екрані автоматизованого робочого місця (АРМ) в зручній для оператора формі (на мнемосхемах, індикаторах, сигнальних елементах, у вигляді текстових повідомлень і т.д.);

· реєстрація тривог (аларми) і історичних даних (тренди) (автоматичний контроль стану параметрів процесу, генерація сигналів тривоги і видача повідомлень операторові в графічній і текстовій формі у разі виходу їх за межі заданого діапазону);

· зберігання інформації з можливістю її обробки (як правило, реалізується через інтерфейси до найбільш популярних баз даних);

· контроль за діями оператора шляхом реєстрації його в системі за допомогою імені і пароля, і призначення йому певних прав доступу, що обмежують можливості оператора (якщо це необхідно) по управлінню виробничим процесом;

· засоби виконання прикладних програм.

Окрім перерахованих базових функцій SCADA систем, можлива наявність специфічних можливостей:

· розробка і виконання (автоматичне або по команді оператора) алгоритмів управління виробничим процесом. Складність алгоритмів обмежена можливостями і надійністю SCADA системи;

· підтримка нових інформаційних технологій (WEB, GSM і т.п.);

· інтеграція з автоматизованими системами управління підприємствами (АСУП).

Слід зазначити, що концепція SCADA, основу якої складає автоматизована розробка систем управління, дозволяє вирішити ряд завдань, що довгий час вважалися нерозв'язними: скоротити терміни розробки проектів по автоматизації і прямі фінансові витрати на їх розробку.

В даний час SCADA є основним і найбільш перспективним методом автоматизованого управління складними динамічними процесами (системами).

Програмні продукти класу SCADA широко представлені на світовому ринку. Це декілька десятків SCADA - систем, багато з яких знайшло своє застосування і в Україні. Найбільш популярні з них приведені нижче:

· InTouch (Wonderware) - США;

· Citect (CI Technology) - Австралія;

· FIX (Intellution) - США;

· Genesis (Iconics Co) - США;

· Factory Link (United States Data Co) - США;

· RealFlex (BJ Software Systems) - США;

· Sitex (Jade Software) - Великобританія;

· TraceMode (AdAstrA) - Росія;

· Cimplicity (GE Fanuc) - США;

· САРГОН (НВТ - Автоматика) - Росія;

· LABVIEW DSC (National Instruments) - США.

При такому різноманітті SCADA продуктів на ринку природно виникає питання про вибір системи для найбільш ефективного вирішення поставлених завдань.

Багато промислових SCADA систем вкрай складні в освоєнні (на думку експертів) їх практично неможливо освоїти самостійно, без відвідування дорогих (сотні євро за семінар) фірмових курсів.

Серед перерахованих SCADA систем особливо хочеться виділити продукт компанії National Instruments LabView DSC (LABVIEW Datalogging & Supervisory Control). Ця система досить проста в освоєнні і наглядна при програмуванні.

LABVIEW DSC - SCADA система

Компанія National Instruments є одним з провідних розробників контрольно-вимірювальних систем, в основі яких лежить концепція віртуальних вимірювальних приладів. Технологія віртуальних приладів спирається на сучасну комп'ютерну техніку в комбінації з гнучким програмним забезпеченням і модульним високопродуктивним устаткуванням для створення могутніх комп'ютерних вимірювальних рішень. Підхід віртуальних приладів дозволяє створювати потужні додатки для підвищення продуктивності і ефективності на всіх етапах виробництва - від дослідження до досвідчених розробок і реального виробництва.

Флагманським продуктом компанії National Instruments є високоефективне програмне середовище LABVIEW, яке поєднує простоту графічного підходу з гнучкістю мови програмування. LABVIEW тісно інтегрується з вимірювальним устаткуванням, що дозволяє швидко створювати ефективні рішення в області збору даних і управління. За допомогою LABVIEW замість написання тексту програми створюється графічна блок-діаграма віртуального приладу. Саме блок-діаграма, що інтуїтивно будується, зрозуміла будь-якому інженерові, - визначає функціонування системи.

Дані можуть бути отримані від тисячі різноманітних пристроїв, включаючи промислові контролери PLC, вбудовані плати введення/виведення сигналів відео і управління приводами. Створювана програма має можливість взаємодії з іншими системами за допомогою комп'ютерних мереж, ACTIVEX, бібліотек, що розділяються, мови спілкування з базами даних SQL.

Коли початкові дані отримані, потужні математичні інструменти LABVIEW дозволяють виявити потрібну інформацію і потім опублікувати її в Інтернет або оформити у вигляді професійного звіту.

Найбільший інтерес для розробників промислових систем управління представляє редакція Control Edition, що містить модулі LABVIEW Real-Time і LABVIEW DSC (Datalogging and Supervisory Control Module), а також драйвера для PLC контролерів і інших пристроїв. Використовуючи LABVIEW спільно з цими модулями, можна створювати великі і ефективні системи автоматизованого збору даних і управління технологічними виробництвами.

Модуль LABVIEW Real-Time спільно з цільовою апаратною платформою серії RT дозволяє розробляти широкий діапазон спеціалізованих, вбудовуваних систем реального часу і завантажувати їх для виконання на незалежній цільовій платформі серії RT (наприклад, в контролерах серії FieldPoint) для гарантованого виконання в режимі жорсткого реального часу.

Особливості:

· графічна розробка вбудовуваних систем «жорсткого» реального часу;

· завантаження LABVIEW коду для виконання на цільовій платформі;

· швидка розробка і відладка;

· тісна інтеграція з устаткуванням серії RT для забезпечення продуктивності жорсткого реального часу, надійне виконання на окремому процесорі під управлінням ОС РВ;

· інтегровані бібліотеки введення/виведення сигналів, управління приводами машинного зору, PID регулювання, нечіткої логіки, послідовного і GRIB інтерфейсів, мережевої підтримки і аналізу по точках.

Модуль LABVIEW Datalogging and Supervisory Control Module, як випливає з назви, призначений для графічної розробки додатків моніторингу і управління. По суті, цей модуль робить з LABVIEW справжню SCADA систему, що володіє повним набором функцій програм цього класу. Разом з властивостями, необхідними для сучасних SCADA-систем, LABVIEW DSC отримав сильну математичну підтримку LABVIEW і досвід тисяч його користувачів.

Особливості:

· швидка графічна розробка додатків моніторингу і управління з великим числом каналів;

· обробка тривог і реєстрація подій;

· автоматична реєстрація даних;

· перегляд записів і даних в реальному часі;

· забезпечення сумісного використання даних в мережі;

· мережевий доступ до видалених баз даних для зберігання інформації;

· OPC клієнт/сервері з'єднання;

· математична підтримка LABVIEW і модулів розширення.

Потужний математичний апарат спільно з використанням сучасних технології автоматизації, таких як OPC, дозволяє крім створення систем управління успішно моделювати на базі LABVIEW DSC багато технологічних процесів, наприклад стадію утворення пари в парогенеруючій установці. Це дозволяє створювати ефективні алгоритми управління (а також удосконалювати математичні моделі процесів) без проведення дорогих експериментів з використанням технологічного устаткування.

Ці особливості вплинули на вибір на користь LABVIEW Datalogging and Supervisory Control Module як SCADA системи для АСУ парогенеруючої установки.

4.5 Розробка системи автоматизованого управління парогенеруючої установки

Автоматизоване робоче місце оператора. Інтерфейс оператора.

Виконувані функції. Вимоги до конфігурації. Програмне забезпечення

В системі автоматизованого управління парогенеруючої установки верхній (диспетчерський) рівень структури АСОУ представлений автоматизованим робочим місцем оператора (АРМ), на якому функціонує SCADA система NI LABVIEW DSC і ведеться архів бази даних технологічних параметрів.

Виконувані функції:

1) Забезпечення входу в систему по паролях і розмежування рівня доступу до ресурсів;

2) Відображення і архівація інформації про функціонування системи пароутворення;

3) Взаємодія з контролерною підсистемою управління;

4) Відображення діагностичної інформації про стан складових частин системи і ліній зв'язку;

5) Ведення протоколу порушень і технологічного журналу;

6) Ведення протоколу роботи системи і дій оператора;

7) Можливість управління оператором роботою установки в «ручному» режимі;

8) Взаємодія з виробничою обчислювальною мережею.

Автоматизоване робоче місце є IBM РС-сумісною робочою станцією офісного виконання, розміщена в опалювальному приміщенні з контрольованою температурою і вологістю.

Конфігурація цього комп'ютера відповідає функціональному призначенню АРМ (збір і обробка технологічної інформації з нижніх рівнів автоматизації, візуалізація технологічного процесу). Основні особливості конфігурації:

1) якісні комплектуючі і надійна зборка;

2) великий об'єм оперативної і постійної пам'яті, висока швидкодія процесора і системи в цілому;

3) відеопідсистема, що забезпечує високу якість зображення (монітор з великим екраном і відеоадаптер з чітким перенесенням кольорів і стабільною картинкою);

4) ергономічні пристрої введення.

Комп'ютер підключений через перехідник (RS-232/485) до виробничої мережі.

Автоматизоване робоче місце оператора функціонує на базі операційної системи MS Windows XP Pro Rus OEM, що забезпечує задовільну надійність і сумісність з програмним пакетом MS Office PRO XP RUS OEM.

Функції SCADA виконує встановлене середовище виконання NI LABVIEW DSC Run-Time, що надає програмну підтримку для виконання проектів, розроблених в інструментальному середовищі NI LABVIEW DSC Standart.

Це програмне забезпечення дозволило в короткі терміни створити зручний інтерфейс оператора, а також алгоритми управління і реєстрації подій.

Крім того, на даному АРМ ведеться головний архів бази даних технологічного процесу Citadel.

Головний архів задовольняє такі вимоги і має наступні характеристики:

· період зберігання даних не менше 30 діб;

· тривалість циклу опиту 0,2 с.;

· тривалість циклу архівації 0,2 с.;

· місце зберігання жорсткий диск операторської станції;

· циклічна організація зберігання;

Головний архів призначений для функціонування наступних підсистем:

· підсистема відображення трендів відповідних груп параметрів;

· підсистема протоколювання оперативної і звітної інформації (подій).

Система дозволяє архівувати дані і повідомлення про хід технологічного процесу, забезпечує виконання наступних груп функцій створення архіву даних про значення заданих параметрів технологічного процесу;

· створення аварійного архіву даних про значення критичних параметрів технологічного процесу;

· прийом і зберігання даних у вказаних архівах із заданими часом циклів опиту і архівації;

· можливість вибірки з архіву груп даних по певних параметрах, (ім'я параметра) або по інтервалу часу;

· формування розрахункових архівів даних за умовами (імена розрахункових параметрів, формат зберігання, інтервал часу в перебігу якого зберігатиметься і архівуватиметься даний параметр, часи циклів опиту і архівації);

· створення архіву повідомлень про хід і порушення в ході технологічного процесу;

· зберігання вибірка і відображення повідомлень по заданому критерію;

· друк заданої вибірки з архіву повідомлень по запиту оператора.

Також в системі реалізовані функції протоколювання повідомлень про хід технологічного процесу. Реєструються порушення і відхилення технологічних параметрів, двійкових подій (типу вкл./викл. або відкрито/закрито), дії оператора-технолога в аварійні ситуацій.

Дані протоколи у разі потреби можуть бути роздруковані у формі аналогічної їх відображенню на екрані монітора і в цьому випадку є звітними документами і призначені для:

аналізу функціонування технологічного об'єкту;

управління в регламентних і нештатних ситуаціях;

аналізу причин порушень і відхилень від регламенту;

аналізу функціонування програмно-технічного комплексу.

Розглянемо докладніше реалізацію диспетчерського рівня автоматизації САУ парогенеруючої установки в SCADA системи в NI LABVIEW DSC.

Основою для побудови ієрархічної системи візуалізації (інтерфейсу оператора) для системи управління є технологічна структура парогенеруючої установки що складається з парового котла, запірно-регулюючої арматури, трубопровідної обв'язки.

Візуалізація інформації про функціонування парогенеруючої установки здійснюється за допомогою сукупності відеограм - вікон і панелей, що відображаються на екранах кольорових моніторів робочих станцій операторів-технологів.

Структура інтерфейсу оператора:

· верхній рівень: - оглядове меню з реалізацією функцій прямого виклику відеограм нижнього рівня;

· нижній рівень: - комплекс відповідних відеограм окремої технологічної нитки (виробництво пари).

До відеограм нижнього рівня відносяться:

1) Мнемосхема - технологічне вікно відображення роботи устаткування, виведення технологічних параметрів і аварійної сигналізації (показники датчиків і стан виконавчих механізмів);

2) Віртуальна панель контролю і управління парогенеруючою установкою - вікно, що служить інтерфейсом парогенератора, що управляє;

3) Вікно трендів - панель, на якій відображається актуальна технологічна інформація у вигляді графіків і діаграм - трендів (trends);

4) Вікно подій - призначено для реєстрації і перегляду поточних і історичних тривог, аварій і інших подій;

5) Вікно історичних трендів - забезпечує перегляд графіків виконання технологічного процесу.

Системи візуалізації, побудована на основі описаної структури надалі буде інтегрована до складу диспетчерського рівня АСУТП виробництва пари, як реалізація диспетчерського рівня окремої гілки технологічного процесу.

Всі панелі і вікна інтерфейсу оператора, що належать одній системі візуалізації побудовані за принципом уніфікації властивостей (тип, колір, анімація) графічних елементів.

Панелі і вікна інтерфейсу оператора відображаються на чорному фоні екрану монітора робочої станції.

Колір фону панелей і вікон інтерфейсу оператора задається одним кольором (сіро-блакитним) для позначення приналежності відеограм до однієї системи візуалізації.

Статичні складові інтерфейсу оператора, такі як зображення технологічного устаткування установки відображаються переважно сірим кольором.

Текстові позначення (підписи) індикаторів, полів введення, апаратів і матеріальних потоків, ідентифікатори технологічних параметрів, фізичні розмірності технологічних параметрів, позначаються чорним або синім кольором.

У оформленні динамічних елементів введення і відображення значень (станів) технологічних параметрів, слідуючи концепції уніфікації, використовуються наступні кольорові і анімаційні рішення:

· для алфавітно-цифрових індикаторів параметрів технологічного процесу регламентні значення технологічних параметрів (активні, робочі стани) відображаються зеленим або синім кольорами на чорному або білому фоні;

· регламентні значення (неактивні, вимкнені стани) відображається сірим, сіро-зеленим, червоним кольорами (наприклад, закритий клапан);

· значення технологічних параметрів, що відхилилися від норми, при порушенні меж L і H (сигналізація) відображаються жовтим кольором, при порушенні меж LL HH (блокування) відображаються яскраво червоним кольором, з використанням мерехтливої зміни кольорів.

У оформленні динамічних елементів введення і відображення, не пов'язаних безпосередньо з технологічними параметрами (кнопки, перемикачі, індикатори стану процесу) використовуються наступні кольорові і анімаційні рішення:

· для позначення регламентних значень (активних, робочих станів) використовуються синій, зелений кольори (різної яскравості);

· для позначень регламентних значень (неактивних, вимкнених станів) використовуються сірий, червоний (припинення процесу) кольори;

· не регламентні значення позначаються жовтим, червоним кольором з додаванням анімаційних ефектів (мерехтіння).

Докладніший опис оформлення динамічних елементів інтерфейсу оператора приведений в наступних підрозділах.

На відеограмах повинна відображатися наступна інформація:

· для контрольованих технологічних параметрів відображається його числове значення і фізична розмірність. При виході значення параметра за межі верхніх або нижніх меж H і L (сигналізація) і або HH і LL (блокування), якщо воно/вони задані, цифрове значення параметра, з моменту виникнення відхилення значення відображається в режимі мигання і виділяється відповідним кольором - жовтим при порушенні меж типу L і H і яскраво червоним при порушенні меж типу LL і HH. Після фіксування події оператором - технологом відображення параметра режим мигання знімається. Повернення відображення параметра до звичайного кольору відбувається при поверненні значення параметра до нормальної величини. Звичайним за умовчанням є синій (зелений) колір;

· для регульованого технологічного параметру відображається назва параметра, його числове значення, фізична розмірність.

Оглядове меню (рис.17) призначене для швидкого (шляхом натиснення відповідної кнопки) виклику всіх типів відеограм, що відносяться до даної технологічної лінії (стадії стерилізації).

Меню містить кнопки виклику панелей і вікон інтерфейсу оператора, а також супровідні написи. Під час роботи оглядове меню розташовується постійно на передньому плані в правій частині екрану, роблячи зручною швидку навігацію по відеограмах.

При першому натисненні на вибрану кнопку відбувається завантаження і запуск відповідного вікна (панелі). Повторне натиснення (при завантаженій панелі) приводить до виведення вікна на передній план.

Мнемосхема парогенеруючої установки

Для візуалізації стану технологічного устаткування і відображення поточних значень контрольованих параметрів використовується мнемосхема, що відображається на екрані монітора (рис.18). Разом з віртуальною панеллю контролю і управління мнемосхема призначена для використання операторами-технологами як основний засіб контролю і управління технологічним процесом.

Рис. 16. Мнемосхема парогенеруючої установки

На мнемосхемі в реальному масштабі часу відображається хід технологічного процесу, а використання об'ємних зображень елементів мнемосхеми, максимально наближених до вигляду реальних конструкцій технологічного устаткування, полегшує роботу оператора і забезпечує хороше сприйняття ним фактичного стану керованого в дистанційному режимі обладнання.

Мнемосхема САУ парогенеруючої установки повторює з деякими особливостями функціональну схему автоматизації, містить основне технологічне устаткування і напрями руху матеріальних потоків, відображає принципову схему КВПіА з одночасною індикацією в цифровій формі:

· значень контрольованих і регульованих технологічних параметрів;

· значень сигналів, що характеризують дійсний стан двопозиційних, старанних механізмів (клапанів, насосів);

· стани (Вкл/викл) різного електротехнічного устаткування;

· стан технологічного параметра щодо технологічних і аварійних регламентних значень;

· для відсічного клапана виводиться текстова індикація стану клапана по сигналу, що управляє.

Найбільша увага на мнемосхемі приділяється запірно-регулюючій арматурі, а також позиціям, на яких встановлені датчики технологічного процесу.

Статичні елементи мнемосхеми зображуються у вигляді об'ємних фігур світло-сірого кольору з текстовими підписами, подані назви і напрямки масових потоків (пара, повітря і ін.).

Елементи, що беруть участь в автоматизації: трубопроводи, запірно-регулююча арматура, - зроблені динамічними об'єктами, властивості яких (видимість, колір, анімовані можливості) міняються відповідно до виконуваних операцій процесу.

По даній мнемосхемі здійснюється контроль за наступними параметрами технологічного процесу:

1) тиск пари на заданому рівні;

2) співвідношення газ-повітря;

3) розрідження в топці котла;

4) рівень води в барабані.

Для цього в оформленні мнемосхеми присутні динамічні елементи індикатори фізичних параметрів процесу, пов'язані з відповідними технологічними параметрами:

· стрілочний індикатор тиску в середині котла;

· індикатор співвідношення газ-повітря;

· індикатор розрідження в топці котла;

· індикатор рівня води в барабані.

Формат відображення інформації і оформлення індикаторів певною мірою аналогічний зовнішньому вигляду показуючих приладів звичайного типу.

Іншими елементами мнемосхеми є запірно-регулююча арматура і трубопровідна обв'язка:

· відкриті клапани і працюючі вентилятори підсвічують зеленим кольором, закриті клапани і непрацюючі вентилятори підсвічують червоним кольором;

· трубопровідна обв'язка, при проходженні матеріального потоку, міняє колір з нейтрального сірого на колір, визначений відповідно до ГОСТ 14202-69 («Трубопроводи промисловий підприємств. Пізнавальне забарвлення, застережливі знаки і маркувальні щитки» (див. табл.5).

Основні матеріально-технічні потоки відображаються наступними кольорами

Таблиця 5. Кольори матеріально-технічних потоків

Спираючись на регламент роботи парогенеруючої установки, використовуючи програмне середовище LABVIEW DSC був розроблений алгоритм управління парогенеруючою установкою.

Алгоритм реалізований у вигляді блок-діаграми LABVIEW, оформленої в окремий блок програмно-логічного управління. Базові елементи реалізації алгоритму програмно-логічного управління проілюстровані на (рис.17).

Рис.17. Алгоритм управління парогенеруючою установкою.

Віртуальна панель контролю і управління разом з вказаною вище мнемосхемою є основним засобом операторів при контролі і управлінні технологічним процесом.

Віртуальна панель контролю і управління побудована з наступних окремих програмних блоків:

· блок управління;

· блок індикаторів;

· блок стану клапанів і вентиляторів;

За допомогою блоку управління оператор здійснює запуск, контролює перебіг процесу, може припиняти і відновлювати процес з вибраної операції. Для цього в даному блоці присутні кнопки: «Старт», «Стоп.

За допомогою перемикача «Доступ до ручного управління» можна переводити клапани і насоси в режим ручного управління (управління здійснюється кнопками блоку стану клапанів і насосів).

Окрім цього блок управління містить індикатори тривог і аварійних ситуацій:

HH: верхня аварійна межа;

H: верхня технологічна межа;

L: нижня технологічна межа;

LL: нижня аварійна межа.

Іншим блоком є блок індикаторів. Формат відображення інформації на ньому аналогічний формату відображення технологічних параметрів на мнемосхемі парогенеруючої установки. По даному блоку здійснюється контроль за наступними параметрами:

· тиск пари;

· рівень води в барабані;

· температура пари;

· температура газів що;

· відходять розрідження в пічці котла.

Для кожного параметра, окрім відображення в цифровому і графічному вигляді його поточного значення, передбачені індикатори стану пов'язаних з ним характеристик. Наприклад, вихід значень параметра за технологічні або аварійні межі: LL, L, H, HH індикатор робочого стану датчиків.

Наступний блок - блок стану клапанів і вентиляторів.

Блок є групою індикаторів і елементів управління станом замочно-регулюючий арматури (кнопок).

У автоматичному режимі роботи котла кожен індикатор інформує про технологічний стан відповідного виконавчого механізму.

У ручному режимі роботи котла контролюється стан окремих клапанів і насосів. Натисненням відповідної кнопки проводиться зміна технологічного стану виконавчого механізму, а індикатор показує фактичний стан цього клапана або вентилятора. У правому верхньому кутку кожного індикатора технологічного стану замочно-регулюючої арматури присутній індикатори робочого стану відповідного елементу.

Віртуальна панель контролю і управління забезпечує швидке навчання оператора і простоту формування команд управління устаткуванням в дистанційному режимі. Екран віртуальної панелі контролю і управління парогенеруючою установкою показаний на (рис.18).

Рис.18. Віртуальна панель контролю і управління

Датчики автоматизації парового котла, що використовуються в системі

Для вимірювання тиску палива перед пальником використовуються пружинні манометри з вбудованим перетворювачем для дистанційної передачі даних. Такий самий використовується для вимірювання тиску пари і повітря в повітропроводі.

Для вимірювання тиску в газопроводі в режимі перевірки герметичності клапанів манометра достатньо електроконтакту.

Для вимірювання розрідження використовується тягонапорометр з вбудованим перетворювачем.

Для вимірювання рівня води у верхньому барабані використовуємо промисловий рівнемір з диференціальним манометром.

Рис.21. Промисловий рівнемір з диференціальним манометром.

Дана система працює таким чином. На чутливий елемент дифманометра (1) впливають два стовпи рідини. Стовп з ємкості постійного рівня (3) приєднаний до плюсової камери дифманометра. Ємкість постійного рівня сполучена з паровим простором барабана котла. В ньому весь час відбувається конденсація пари. Мінусова камера дифманометра через трійник (5) приєднується до ємкості змінного рівня (2). В цій ємкості встановлюється рівень рівний відмітці рівня води в барабані котла. Дифманометр показує різницю двох стовпів рідини. Але оскільки один (плюсовий) стовп має постійний рівень, дифманометр показує рівень води в барабані котла. Такий пристрій дозволяє показуючий прилад рівня встановлювати на майданчику оператора, який знаходиться нижче за барабан котла.

Для вимірювання всіх вище перелічених величин застосуємо прилади вимірювання тиску серії Сапфір-22, в яких для перетворення силової дії тиску в електричний сигнал використовується сапфірова мембрана з напиленими кремнієвими резисторами.

Перетворювачі 'Сапфір-22' мають на виході струмовий сигнал 0-5мА (0-20, 4-20мА) при опорі навантаження до 2.5кОм (1кОм), гранична погрішність приладів 0.25-0.5 %, напруга живлення перетворювачів 36 В. Прилади випускають в декількох модифікаціях, призначених для вимірювання надмірного тиску (ДИ), вакууму (ДВ), надмірного тиску і вакууму (ДИВ), абсолютного тиску (ДА), різниці тиску (ДД), гідростатичного тиску (ДГ).

Основною перевагою перетворювачів 'Сапфір-22' є використання невеликих деформацій чутливих елементів, що підвищує їх надійність і стабільність характеристик, а також забезпечує вібростійкість перетворювачів. При здійсненні точної температурної компенсації гранична похибка приладів може бути знижена до 0,1 %.

Для вимірювання температури мазуту і газів, що відходять, беремо термоперетворювач з числа пропонованих в комплекті з модулем введення аналогових сигналів.

Для розпалу і контролю наявності полум'я в топці котла застосовуємо пристрій контролю полум'я Факел-3М-01 ЗЗУ.

Цей пристрій призначений для контролю наявності факела в пічці котла і для дистанційного розпалу пальників за допомогою запального пристрою, що має іонізаційний датчик власного полум'я.

Факел-3М-01 складається з сигналізатора, фотоелементу, запального пристрою з іонізаційним датчиком і блоку іскрового розпалу. Блок іскрового розпалу на виході дає імпульсну напругу до 25кВ, достатню для підпалу газу що подається в запальний пристрій.

Для забезпечення безпеки при можливій появі природного або чадного газу візьмемо до установки систему автоматичного контролю загазованості САКЗ - 3М.

Дана модульна система автоматичного контролю загазованості САКЗ-М призначена для безперервного автоматичного контролю вмісту паливного вуглеводневого (C_nH_m; далі - природного) і чадного (моноксиду вуглецю CO) газів в повітрі приміщень, з подачою світлової і звукової сигналізації і перекриттям подачі газу в передаварійних ситуаціях.

Область застосування: забезпечення безпечної експлуатації газових котлів, газонагрівальних приладів і іншої газовикористовуючої апаратури в котельнях, газоперекачуючих станціях, виробничих і побутових приміщеннях.

Застосування системи значно підвищує безпеку експлуатації газового устаткування і є необхідним відповідно до приписуючих документів Держміськтехнагляду.

Розділ 5. Техніко - економічні розрахунки

5.1 Обґрунтування затрат на автоматизацію об'єкту

В загальному випадку метою управління є підтримання характеристик технологічного процесу, близьких до заданих. Швидкості протікання і складність процесу можуть бути такими великими, що при “ручному” управлінні навіть самий кваліфікований технолог - оператор буде не в змозі підтримувати процес у заданих межах. Система в залежності від прийнятого критерію управління завдяки швидкому реагуванню на збурення та інші відхилення від норми, а також використанню оптимальних методів управління збільшує середню продуктивність агрегатів і якість вихідного продукту, знижує питомі затрати палива. Використання в АСУТП комплексу мікропроцесорних контролерів МИКРОКОНТ-Р2 забезпечує покращення якості вихідного продукту в результаті більш гнучкого управління. Зменшуються простої обладнання внаслідок скорочення міжремонтних циклів, дотримання оптимального технологічного режиму, знижується число і тривалість аварійних режимів.

Одним з джерел економії служить включення в АСУТП підсистеми техніко - економічних показників, з допомогою яких ведеться діагностика процесу, визначаються причини аварійних ситуацій, що дозволяє зменшити число аварій, зупинок. Збільшення строку служби обладнання досягається не тільки завдяки попередженню аварій, але і в результаті більш рівномірного його навантаження.

Система зведених техніко - економічних показників вимірюються в просторі, тобто у всіх галузях народного господарства, і в часі, тобто у динаміці відтворення продуктивності праці та деяких інших показників.

Система зведених техніко - економічних показників складаються із двох основних груп:

1) характеризує натурально - речову сторону економічного ефекту;

2) характеризує вартісну сторону економічного ефекту.

До першої групи належать такі показники:

* показники якості;

* витрати сировини, енергетичних ресурсів;

* тривалість продуктивного циклу і продуктивності праці;

* трудомісткість;

* виробництво продукції з 1 м² виробничих площ.

І до другої групи належать:

* собівартість;

* капітальні затрати.

5.2 Затрати на розробку і впровадження АСУТП

Ці затрати складаються з передвиробничих (Зпв), виробничих (ЗВ) і експлуатаційних (ЗЕ). При цьому враховуються всі затрати незалежно від джерел фінансування.

Передвиробничі затрати (Зпв) включають в себе витрати на розробку технічної документації. До них відноситься вартості перед проектних досліджень, розробки технічного завдання, дослідно-конструкторських робіт, технічного і робочого проектів АСУТП, включаючи відладку алгоритмічного та програмного забезпечення, складання інструкцій оперативному і експлуатаційному персоналу.

Виробничі затрати (ЗВ) включають в себе вартість капітальних затрат на комплектацію, будівництво і монтаж, а також вартість робіт по вводу АСУТП в експлуатацію налагодження, випробування і здача системи.

У капітальні затрати входить вартість засобів обчислювальної техніки, периферійних пристроїв, засобів зв'язку та ін.

Експлуатаційні затрати (ЗЕ) складаються із заробітної плати обслуговуючого персоналу, амортизаційних відрахувань від вартості технічних засобів і приміщень, де розташовуються ці засоби, вартості електроенергії, стиснутого повітря, газоподібного палива та інших енергетичних затрат, вартості допоміжних матеріалів для обслуговування і догляду за системою.

5.3 Розрахунок затрат на автоматизацію

Капітальні затрати на автоматизацію включають в себе вартість технічних засобів автоматизації, монтажних, налагоджувальних робіт.

Закупівельна вартість технічних засобів автоматизації (ТЗА), необхідних для реалізації запроектованої АСУТП, занесена в (табл.6.)

Таблиця 6. Закупівельна вартість ТЗА

1. За даними (таблиці.4) вартість засобів автоматизації становить:

В1 = 40663.5 грн.

2. Вартість розробки прикладного програмного забезпечення АСКТП береться у розмірі 10% від вартості ТЗА і становить:

В2 = 4066.3 грн.

3. Витрати на монтаж засобів автоматизації приймаються у розмірі 20% від вартості В1:

В3=8132.6 грн.

4. Вартість налагодження апаратури приймаємо в розмірі 10% вартості В1:

В4= 4066.3 грн.

5. Отже, загальні капітальні затрати на впровадження проектованої АСКТП становлять:

К_з=В1+В2+В3+В4=40663.5+4066.3+8132.6+4066.3=56928.7 грн.

5.4 Розрахунок економічного ефекту

Створення автоматизованої системи управління технологічним процесом потребує одночасних затрат на її розробку, закупку необхідних технічних засобів та поточних затрат на функціонування системи. Економія від функціонування АСУТП визначається з врахуванням затрат на її експлуатацію. Відношення цієї економії до затрат на впровадження АСУТП характеризує економічну ефективність капітальних вкладень в АСУТП.

Основним показником економічної ефективності створення автоматизованої системи управління технологічним процесом є річний приріст прибутку, що утворюється за рахунок росту об'єму продукції що реалізується.

При визначенні ефективності АСУТП враховуються наступні фактори підвищення ефективності виробництва, що піддаються кількісній оцінці:

· збільшення випуску продукції за рахунок більш раціонального використання діючих виробничих потужностей, сировини, матеріалів, палива та трудових ресурсів в результаті оптимізації виробничої програми підприємства;

· підвищення продуктивності праці виробничих працівників за рахунок зменшення втрат робочого часу та простоїв виробничого обладнання;

· встановлення оптимальної кількості запасів матеріальних ресурсів;

· підвищення якості готової продукції.

Конкретний прояв результатів функціонування АСУТП повинен відобразитися на показниках виробничої діяльності підприємства. Даними для розрахунку економічної ефективності створення АСУТП повинні служити показники виробничої діяльності підприємства.

Ефективність АСУ являє собою складне поняття, яке не можливо оцінити яким-небудь одним показником.

Оскільки АСУ функціонує в умовах дії багатьох випадкових факторів, то значення функціональних показників економічної ефективності є випадковими величинами і вибираються, виходячи з їх середніх значень чи на базі оцінки ймовірності випадкових величин, що обумовлені показниками ефективності.

Необхідно підкреслити необхідність визначення економічної ефективності АСУ, оскільки розробка, проектування, впровадження та експлуатація потребує значних матеріальних та трудових затрат. Доцільність розробки системи визначається за результатами співставлення затрат на експлуатацію та створення АСУ з економічною ефективністю, вираженою в кількісних показниках.

Економічна ефективність може бути визначена, якщо відомі капітальні затрати на проектування, створення, та введення системи в експлуатацію, річні експлуатаційні затрати, приріст прибутку в результаті функціонування АСУ, річний економічний ефект, строк окупності капітальних вкладень.

Затрати на впровадження АСУ визначаються порівняно просто, але визначення економічної ефективності функціонування системи є складною і в значній мірі невизначеною задачею внаслідок того, що ряд факторів, які впливають на економічну ефективність АСУ, важко виразити кількісним показником. До таких факторів належать соціальний та психологічний фактор функціонування АСУ, які обумовлені підвищенням культури виробництва, покращенням умов праці і т.д.

Економічна ефективність АСУ визначається річним приростом прибутку в зв'язку з функціонуванням автоматизованої системи управління, річним економічним ефектом та ефективністю затрат на її впровадження.

Річний економічний ефект визначається порівнянням показників, які досягнуті з врахуванням впровадження АСУ, з показниками функціонування виробництва без впровадження новітньої системи АСУ.

П=(А2-А1)П1-(С2-С1)(А2-А1) (36)

де А₁ - об'єм продукції на базисному рівні (кг/рік); А₂ - об'єм продукції з врахуванням функціонування АСУ (кг/рік); П₁ - ціна 1кг готової продукції; С₁- затрати на одиницю реалізованої продукції в базисному рівні; С₂- затрати на одиницю реалізованої продукції з врахуванням функціонування АСУ.

Якісним показником економічності АСУ є коефіцієнт економічної ефективності капітальних вкладень на створення і впровадження системи Е_р:

(37)

де К_в- капітальні вкладення на створення АСУ.

Ще одним показником економічної АСУ є термін окупності капітальних вкладень:

(38)

АСУТП вважається ефективною, якщо Е_р?Е_н.в.т., де Е_н.в.т.=0,12 нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень на створення АСУТП в хімічній промисловості.

Дані для розрахунку:

А₁=1300 кг/рік;

Враховуючи те, що в результаті впровадження новітньої АСУТП очікується зменшення втрат готової продукції на 1,5% отримаємо:

А₂=1319,5 кг/рік;

П₁=500 грн/кг.

Оскільки зміна затрат на одиницю виготовленої продукції змінилася несуттєво то приймаємо, що С₁=С₂;

Підставивши дані значення в рівняння отримаємо:

П=(А2-А1)П1-(С2-С1)(А2-А1)= (1319,5-1300)*500-0= 9750 грн.

.

Оскільки Е_р?Е_н.в.т., то АСУТП є ефективною.

Термін окупності капітальних вкладень:

Розділ 6. Охорона праці

6.1 Організація ОП

У статті 42 Конституції України закріплене невід'ємне право українських громадян на охорону здоров'я, а в статті 21 записано: «Держава піклується про поліпшення умов і охорону праці, його наукової організації, про скорочення, а надалі заміни важкої фізичної праці на основі комплексної механізації й автоматизації виробничих процесів у всіх галузях народного господарства».

Охорона праці розглядається як одне з найважливіших соціально-економічних, санітарно-гігієнічних і економічних підприємств, спрямованих на забезпечення безпечних і здорових умов праці.

Можливість створення безпечних і здорових умов праці закладена в широкому використанні досягнень науки і техніки. Крім того, розроблені і введені в дію численні правила техніки безпеки, санітарії, норми і правила, дотримання яких забезпечують безпеку праці. Відповідальність за стан охорони праці несе адміністрація підприємств, організацій.

У забезпеченні здорових і безпечних умов праці особисту участь приймають самі працівники і профспілки. Адміністрація підприємства зобов'язана забезпечувати належне технічне оснащення всіх робочих місць і створювати на них умови роботи, що відповідають правилам охорони праці, техніці безпеки, санітарним нормам.

Нові можливості для поліпшення умов і охорони праці на виробництві представляє. Закон України про трудові колективи і підвищення їхньої ролі в управлінні підприємствами, установами, організаціями. В законі чітко визначені повноваження трудових колективів у вирішенні цих питань.

Посадові особи за вказані порушення притягуються до дисциплінарної, адміністративної, кримінальної відповідальності.

До самостійної роботи допускаються особи не молодші 18 років, що мають відповідну професійну підготовку і пройшли медичний огляд, вступний інструктаж, первинний інструктаж, навчання безпечним методам роботи, які здали екзамен кваліфікаційній комісії на право проведення робіт і мають групу допуску при роботі на електроустановках не нижче ІІІ групи.

Повторний інструктаж проводиться один раз на три місяці, періодична перевірка знань інструкцій по охороні праці - щорічно.

Налагоджувальник електронного обладнання зобов'язаний:

- виконувати тільки ту роботу, яка доручена йому начальником дільниці по обслуговуванню електронного обладнання котельні;

- знати і дотримуватись правил внутрішнього розпорядку, під час роботи не дозволяється куріння, вживання спиртних напоїв, наркотичних речовин, куріння допускається тільки в спеціально відведених місцях;

- не допускати присутності на робочому місці сторонніх осіб;

- підтримувати чистоту і порядок на робочому місці;

- проявляти обережність і обдуманість в своїх діях, знати небезпечні місця в приладах, що ремонтуються;

- користуватись в роботі тільки справним інструментом, пристроями, механізмами;

- роботу виконувати в спецодязі з використанням індивідуальних засобів захисту, передбачених типовими нормами;

- знати і уміти надавати першу (долікарняну) допомогу потерпілим від нещасного випадку на виробництві; негайно повідомляти про нещасний випадок, що трапився, начальнику дільниці і надавати першу допомогу потерпілому;

- пам'ятати про особисту відповідальність за дотримання вимог по охороні праці і за безпеку товаришів по роботі;

- знати призначення, будову і правила технічної експлуатації використовуваного обладнання, інструменту і пристроїв та дотримуватись їх;

- про всі помічені несправності і неполадки повідомляти начальнику дільниці;

- знати і виконувати правила особистої гігієни, а саме: перед вживанням їжі мити руки з милом, їжу приймати тільки в їдальнях, буфетах або в кімнатах для приймання їжі; не пити воду, призначену для технічних потреб, для захисту рук від дії кислот і лугів користуватися спеціальними рукавицями, мазями, пастами.

Проведення налагоджувальних робіт на висоті допускається тільки з риштувань або драбин. При роботі з перекриттів необхідно прив'язуватися запобіжними поясами до наперед вказаних конструкцій.

Пайку провідників в щитах управління проводити низьковольтним паяльником 12 - 24В.

Не виконувати робіт під напругою.

При перевірці і продзвонюванні жил кабеля мегомметром необхідно запобігти можливість доторкування людей до жил кабеля. Користуватися мегомметром в сирих приміщеннях і на відкритому повітрі дозволяється тільки в діелектричних галошах.

При перевірці і налагоджуванні схем захисту, автоматики і приладів_, весь інструмент повинен мати таку ізоляцію, щоб робоча (неізольована) частина не могла перемкнути двох розташованих поряд затискачів.

Не дозволяється вмикати прилади в електричну мережу без попереднього заземлення.

Налагоджувальник електронного обладнання не має права передавати доручену йому роботу іншій особі без дозволу начальника дільниці.

При використанні в роботі вогненебезпечних речовин (бензин, ацетон, гас_, спирт, лак і т.п.) дотримуватися обережності, не курити не розкладати вогонь. Пам'ятай, що ці речовини не тільки легко загоряються_, але дають також легкозаймисті пари.

Налагоджувальник електронного обладнання не допускається до роботи або може бути відлучений від неї в слідуючих випадках:

- при відсутності допуску до самостійної роботи;

- при відсутності інструменту;

- при порушенні вимог з охорони праці;

- при виконанні робіт без відповідного спецодягу та інших засобів індивідуального захисту;

- при появленні на робочому місці в стані алкогольного або наркотичного сп'яніння.

Налагоджувальник електронного обладнання, що порушив вимоги даної інструкції_, несе відповідальність згідно з діючим законодавством.

Перед початком роботи одягнути належний спецодяг, засоби індивідуального захисту.

Отримати інструктаж від начальника або особи, що його замінює, про спосіб виконання отриманого завдання і мірах безпеки на дорученому робочому місці.

Виконати всі заходи, що забезпечують безпеку роботи_, отримати інструмент_, перевірити його комплектність, стан і відповідність його наступній роботі.

Перевірити освітлення робочого місця. Освітлення повинно бути достатнім і не осліплювати очі. При необхідності додаткового освітлення необхідно користуватися переносними світильниками з напругою не вище 42В.

Обладнання_, що підлягає ремонту, повинно бути:

- очищене від бруду;

- продуте парою або стиснутим повітрям;

-з щитів знята напруга, а на щитах вивішений попереджувальний плакат „Не вмикати - працюють люди!”

При роботі біля рухомих части обладнання вимагати від керівництва огородження найбільш небезпечних місць.

Отримуючи для роботи електроінструмент, вимагати перевірку його і переконатися в його справності, в тому числі:

- ізоляція шлангового проводу не повинна бути пошкоджена;

- провід зі штепсельною вилкою повинен мати спеціальний контакт провідника заземлення, приєднаний до корпуса електроінструменту.

При роботі з електроінструментом необхідно отримати інструктаж про міри безпеки. В комплекті до електроінструменту повинні видаватися діелектричні рукавиці

При виконанні газонебезпечних робіт і робіт на висоті необхідно користуватися слідуючими загальнозаводськими інструкціями:

- інструкцією по охороні праці при проведенні газонебезпечних робіт_;

- інструкцією по охороні праці при виконанні робіт на висоті.

При роботі в газонебезпечних місцях забороняється проводити роботи, пов'язані з газом, однією особою, без спостерігаючої другої людини.

Не проводити ніяких робіт в газонебезпечних місцях без особливого на це дозволу начальника газового господарства. При тривалих роботах, пов'язаних з ремонтом імпульсних ліній і приладів, необхідно мати допуск начальника газового господарства.

Перевірка наявності газу в підвідних трубках до приладу вогнем забороняється. Перевірку необхідно виконувати манометром.

Продування газових імпульсних ліній до приладів при налагоджуванні повинна виконуватись стиснутим повітрям від компресора, вентиляторним повітрям, гумовою грушею або насосом. Продування ротом забороняється.

В діючих цехах приступати до ремонту або демонтажу обладнання тільки з відома осіб, що обслуговують його і майстра, в віданні якого воно знаходиться.

Виконання ремонтних робіт в діючих цехах вимагає особливої уваги, так як воно проводиться в складних умовах, тому необхідно суворо дотримуватися отриманих інструкцій по безпечному ведінню і не починати роботу без спеціального допуску і інструктажу.

Перед зняттям манометра з працюючої апаратури для його заміни переконатися, що він відключений за допомогою трьохходового крана і його стрілка знаходиться на нулю.

При монтажі і демонтажі труб, кабелів та інших роботах з тяжкими деталями потрібно надійно закріпити їх канатом або вірьовкою і не кидати, щоб уникнути травмування працюючих внизу людей.

При замірі температури поверхні форм за допомогою термопари необхідно зупинити машину, а потім провести заміри.

При виконанні робіт зв'язаних з електроінструментом і електрообладнанням, необхідно вияснити в яких умовах проводяться роботи, чи немає небезпеки від працюючих агрегатів, чи справні розетки, в якому стані знаходяться пускові апарати і роз'єднувачі, від якого пускового апарата живиться дана схема, чи є діелектричний килимок. При напрузі 380В необхідно користуватися гумовими діелектричними рукавицями_, інструмент повинен бути заземлений.

Біля силових щитів повинні бути діелектричні килимки або підставки на ізоляторах. Всі металеві струмопровідні частини електрообладнання повинні бути закриті захисними кожухами. При ремонті або тимчасовому відключенні живлення з обладнання необхідно попередити оператора або начальника зміни.

На рукоятках рубильників, автоматичних вимикачів, з яких може бути ввімкнута напруга на установку, відключену для проведення робіт, особою, що проводить роботи, вивішується плакат 'не вмикати - працюють люди!'.

При роботі з електропаяльником необхідно:

- перевірити справність паяльника;

- паяльник напругою вище 36В повинен бути заземлений;

- під час роботи не допускати попадання розплавленого припою на відкриті частини тіла;

- не користуватися одягом зі слідами мастил, жирів_, бензину, гасу, та інших горючих рідин.

Після закінчення роботи обов'язково оглянути робоче місце, відключити електропаяльник і встановити його на підставку.

При переміщенні по території заводу і цехів дотримуватись обережності, пам'ятаючи про рухомий авто- і електротранспорт, який може смертельно травмувати. Не бігати по території заводу і цехів і не перебігати дорогу перед рухомим транспортом.

Під. час роботи налагоджувальник електронного обладнання зобов'язаний суворо виконувати правила техніки безпеки, промсанітарії і пожежної безпеки, передбачені даною інструкцією та іншими цеховими і загальнозаводськими інструкціями.

Налагоджувальник електронного обладнання зобов'язаний виконувати тільки ту роботу, яка доручена і дозволена керівником робіт.

Під час роботи необхідно бути уважним, не займатися сторонніми справами і розмовами, не відриватися від роботи.

Не працювати на несправному обладнанні, несправними пристроями і інструментами.

Прибирати з робочого місця все_, що не потрібно для виконання даної роботи.

Підтримувати порядок на робочому місці, не загромаджувати проходи і проїзди. Робоче місце повинно мати достатнє освітлення.

Матеріали, деталі і пристрої класти надійно, щоб уникнути їх падіння.

Не працювати на верстатах, що не мають огороджень обертальних частин, при їх відсутності доповісти начальнику дільниці.

При роботі з приставною драбиною остання повинна мати спеціальні упори - гуму на гладкій підлозі, гострі наконечники на м'якому ґрунті.

Замітивши порушення техніки безпеки або безпеку для оточуючих, негайно попередити про це порушника і начальника дільниці або зміни.

Забороняється:

- одягатися і роздягатися поблизу працюючого обладнання;

- працювати в легкому взутті (тапочках і т.п.)_;

- відмикати електричне живлення від обладнання самостійно;

- користуватися несправним інструментом_;

- передавати доручену роботу іншій особі_;

- передавати переносний електроінструмент іншим особам, що не пройшли спеціальний інструктаж.

При виникненні аварійної ситуації або небезпеки травмування, негайно припинити роботу, вимкнути обладнання, попередити оточуючих про небезпеку, повідомити начальника зміни, начальника дільниці і діяти за його вказівкою або по плану ліквідації аварії.

При виникненні пожежі, попередити оточуючих про виниклу небезпеку і терміново прийняти міри для спасіння людей, яким загрожує пожежа, а також:

- повідомити адміністрацію заводу і пожежну частину по телефону;

- знеструмити обладнання в зоні пожежі або загоряння;

- вимкнути всі види вентиляції;

- приступити до гасіння пожежі наявними на робочому місці

первинними засобами пожежогасіння (вогнегасниками_, піском, водою із пожежного гідранта);

Електрообладнання, що загорілося, гасити під напругою можна тільки вуглекислотним вогнегасником.

При загоранні одягу на потерпілому, негайно накинути на нього азбестове одіяло або будь-яку іншу щільну тканину, або збити полум'я водою. Не дозволяти потерпілому бігати в палаючому одязі, так як вітер_, роздуваючи полум'я_, збільшить і посилить опік.

При нещасному випадку на робочому місці_, надати потерпілому першу долікарську допомогу. Повідомити про нещасний випадок адміністрацію і зберегти до розслідування обстановку на робочому місці, і стан обладнання таким, яким вони були в момент пригоди, якщо це не загрожує життю і здоров'ю оточуючих і не приведе до аварії.

Привести в порядок своє робоче місце, прибрати інструмент у відведене місце.

Зняти спецодяг і прийняти душ.

Про виявлені і неусунені під час роботи недоліки і порушення доповісти змінщику, адміністрації цеху і начальнику дільниці.

6.2 Інженерні рішення з ОП

Розрахунок блискавкозахисту

Блискавкозахист - комплекс захисних пристроїв, призначених для забезпечення безпеки людей, цілості будинків і споруд, устаткування і матеріалів від можливих вибухів загорянь і руйнацій, викликаних впливом блискавки.

Відомий первинний і повторний вплив блискавки, що підрозділяються на 4 види: перший вид - первинний вплив блискавки або, так званий, прямий удар, є найбільш сильним. При такому впливі виникає безпосередній контакт блискавки з об'єктом, що супроводжується протіканням через нього струму блискавки. У результаті високої температури в каналі блискавки (до 30000°) відбувається миттєвий нагрів конструкцій і повітря. Останній, розширяючись, утворює ударну повітряну хвилю, що руйнує і будинки, і споруди.

Другий, третій і четвертий види називаються повторним впливом блискавки і пов'язані з виникненням електростатичної й електромагнітної індукції, а також із заносом високих потенціалів у споруду. Останній вид спроможний викликати іскріння в повітряних проміжках між металевими конструкціями будинку, що може спричинити пожежу або вибух.

Захист від електростатичної індукції полягає у відводі індукованих електростатичних зарядів у землю, приєднанням устаткування до спеціального заземлювача або до захисного заземлення електроустановки, опір якого повинен бути не більше 10 Ом.

Захист від електромагнітної індукції здійснюється пристроєм перемичок (як правило, за допомогою зварювання) між протяжними металевими комунікаціями в місцях їхнього зближення менше ніж на 10см з інтервалом між перемичками не більш 20м для перетікання наведеного струму блискавки з одного контуру в інший без утворення електричних розрядів.

Захист від заносу високих потенціалів усередину будинку забезпечується відводом потенціалів у землю поза будинками шляхом з'єднання металевих комунікацій на вході в будинок до заземлювача захисту від електричної індукції або захисних заземлень електроустановок.

Для захисту об'єктів від прямих ударів блискавки (первинний вплив) споруджуються блискавковідводи, що приймають на себе струм блискавки й відводять його в землю. Блискавковідводи бувають стержневі, тросові або сітчасті (рис.24). Блискавковідводи складаються з блискавкоприймача (1), блискавкопровода (2) і пристрою, що заземлює (3). По кількості спільно діючих блискавкоприймачів вони діляться на одиночні, подвійні і багатократні.

Рис.24. Види блискавкозахисту: а - стержневий; б - тросовий; в - сітчастий: 1 - блискавкоприймач; 2 - блискавкопровод; 3 - об'єкт, що захищається; 4 - заземлення.

Захисна дія блискавковідводу основана на здатності блискавки вражати найбільш високі і добре заземлені металеві споруди.

Розрахуємо очікувану кількість уражень будівлі без влаштування блискавкозахисту протягом року:

; (19)

де b=10 - ширина споруди, що захищається, м;

l=20 - довжина споруди, м;

h_х=4- найбільша висота споруди, м.

n=3 - середнє число ударів блискавки в 1км² земної поверхні в місці розташування споруд.

Так як N<1 приймаємо зону захисту типу Б, яка забезпечує перехват на шляху до об'єкту не < 95 % блискавок.

При проектуванні блискавкозахисту типу Б можуть бути застосовані три варіанти:

1. Одиночний стрижневий блискавковідвід встановлений збоку.

2. Одиночний стрижневий блискавковідвід встановлений на даху будинку в його центрі.

3. Посередині торцевих стін будівлі встановлюється два стержневі блискавковідводи.

Одиночний стрижневий блискавковідвід.

Зона його захисту при висоті h < 150 м (рис.21) являє собою конус, вершина якого знаходиться на рівні h₀ < h. На рівні землі зона захисту утворить коло радіусом R₀. Зони захисту одиночних блискавковідводів мають такі розміри.

; (39)

; (40)

(41)

Для зони Б висота одиночного стрижневого блискавковідводу при відомих h_х і R_к може бути визначена з виразу:

; (42)

Розрахунок штучного освітлення робочих місць

Розрахуємо освітлення методом середньої освітленості.

L=20 м - довжина приміщення;

B=10 м - ширина приміщення;

H=4 м - висота.

Висота підвісу світильників над підлогою:

Н_св=0,8Н=3,2м; (43)

Світильники розміщуємо за паралельною схемою, тоді:

L_св=(1,4-1,8)Н_св=5,12;. (44)

Визначаємо кількість світильників в першому наближенні по довжині:

N_д==4шт; (45)

І по ширині:

N_ш==2 шт; (46)

Визначаємо загальну кількість світильників:

N_св=N_дN_ш=8 шт; (47)

Визначаємо індекс приміщення:

і==2,08; (48)

Необхідний світловий потік:

Ф_Н==265,5люмен; (49)

де S=L*B=200 м²,

Z=L_св/H_св=1,6,

з=0,8 ,

к=1,9,

Е_Н=2,7.

По Ф_Н з довідника вибираємо лампу денного світла.

Проводимо перевірочний розрахунок:

Е_Ф=>Е_Н; (50)

Е_Ф=2,9.

ПРОТИПОЖЕЖНИЙ ЗАХИСТ

Пожежі становлять особливу небезпеку, тому що пов'язані з великими матеріальними втратами. Як відомо пожежа може виникнути при взаємодії горючих речовин, окислювання і джерел запалювання. Горючими компонентами є: будівельні матеріали для акустичної і естетичної обробки приміщень, перегородки, двері, статі, ізоляція кабелів і ін.

Протипожежний захист - це комплекс організаційних і технічних заходів, спрямованих на забезпечення безпеки людей, на запобігання пожежі, обмеження його поширення, а також на створення умов для успішного гасіння пожежі.

Джерелами загоряння можуть бути електронні схеми від ЕОМ, прилади, застосовувані для технічного обслуговування, пристрою електроживлення, кондиціювання повітря, де в результаті різних порушень утворяться перегріті елементи, електричні іскри і дуги, здатні викликати загоряння горючих матеріалів.

У сучасних ЕОМ дуже висока щільність розміщення елементів електронних схем. У безпосередній близькості один від одного розташовуються сполучні проводи, кабелі. При протіканні по них електричного струму виділяється значна кількість теплоти. При цьому можливе оплавлення ізоляції. Для відводу надлишкової теплоти від ЕОМ служать системи вентиляції і кондиціювання повітря. При постійній дії ці системи являють собою додаткову пожежну небезпеку.

Енергопостачання приміщення здійснюється від трансформаторної станції. На трансформаторних підстанціях особливу небезпеку представляють трансформатори з масляним охолодженням. У зв'язку з цим перевагу варто віддавати сухим трансформаторам.

Для більшості приміщень, де розміщені ЕОМ, встановлена категорія пожежної небезпеки В.

До засобів гасіння пожежі, призначених для локалізації невеликих загорянь, відносяться пожежні вежі, внутрішні пожежні водопроводи, вогнегасники, сухий пісок, азбестові ковдри і т.п.

Для гасіння пожеж на початкових стадіях широко застосовуються вогнегасники. По виду використовуваної вогнегасної речовини вогнегасники розділяються на наступні основні групи:

Пінні вогнегасники, застосовуються для гасіння палаючих рідин, різних матеріалів, конструктивних елементів і устаткування, крім електроустаткування, що знаходиться під напругою.

Газові вогнегасники застосовуються для гасіння рідких і твердих речовин, а також електроустановок, що знаходяться під напругою.

У приміщеннях, де присутні ЕОМ застосовуються головним чином вуглекислотні вогнегасники, перевагою яких є висока ефективність гасіння пожежі, збереження електронного устаткування, діелектричні властивості вуглекислого газу, що дозволяє використовувати ці вогнегасники навіть у тому випадку, коли не вдається знеструмити електроустановку відразу.

Для виявлення початкової стадії загоряння й оповіщення службу пожежної охорони використовують системи автоматичної пожежної сигналізації (АПС). Крім того, вони можуть самостійно пускати в хід установки пожежогасіння, коли пожежа ще не досягла великих розмірів. Системи АПС складаються з пожежних датчиків, ліній зв'язку і прийомних пультів (станцій).

Відповідно до 'Типових правил пожежної безпеки для промислових підприємств' зали ЕОМ, приміщення для зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв, підготовки даних, сервісної апаратури, архівів, копіювально-множного устаткування і т.п. необхідно обладнати димовими пожежними датчиками. У цих приміщеннях на початку пожежі при горінні різних пластмасових, ізоляційних матеріалів і паперових виробів виділяється значна кількість диму і мало теплоти.

Висновки

В ході виконання завдання на дипломну роботу було описано 5 розділів:

· техніко-економічне обґрунтування проектованої системи;

· аналіз техіноко-апаратурної схеми проекту;

· розрахунок системи автоматичного регулювання;

· проектування автоматизованої системи керування технологічним процесом ;

· заходи по охороні праці, цивільній обороні.

У першому розділі зроблений спрощений техніко - економічний розрахунок впровадженої системи.

У другому коротко описана технологічна схема парогенеруючої установки;

- враховуючи це, були визначені основні параметри контролю і регулювання, які мають вирішальну роль при управлінні технологічним процесом;

- описана функціональна схема автоматизації;

У третьому розділі:

- дослідження динамічних характеристики об'єкту автоматизації;

- описано математичну модель керування ділянкою «витрата газу - тиск пари».

Четвертий розділ:

- описані технічні характеристики і алгоритми роботи комплексу мікропроцесорних контролерів МИКРОКОНТ-Р2;

- розглянуті характеристики технічних засобів автоматизації, що використовуються;

- виходячи із технологічного процесу, досліджених динамічних характеристик зміни технологічних параметрів для керування технологічним процесом, використано оптимальні регулятори;

- приведено математичний опис даних типів регуляторів;

- описано структуру каналів контролю і керування технологічним процесом;

- описано структуру каналів керування виконавчими механізмами;

- впроваджено мікроконтролер МИКРОКОНТ-Р2 в АСУТП, описано його зв'язки із приладами, операторами;

В останніх розділах було проведено економічне обґрунтування впровадженої системи автоматизації, описані заходи по охороні праці персоналу підприємства, розрахунки блискавкозахисту та освітлення приміщення цеху.

Отже, враховуючи все вище перераховане можна зробити висновок про те, що завдання на дану дипломну роботу виконане.

Список використаної літератури

1. Е.Б. Столпнер Довідкова допомога для персоналу газифікованих котельних. Надра. 1979г.

2. В.А. Гольцман. Прилади контролю і автоматики теплових процесів. Вища школа. 1976г.

3. І.З. Берсеньев. Автоматика опалювальних казанів і агрегатів. Стройіздат. 1972г.

4. Навашин С.М., Бринберг С.Л. и др. Производство антибиотиков - Медицина. Москва 1970. - 368 с.

5. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М; «Химия», 1991г.

6. Бирюков В.В., Кантере В.М. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза. М.:Наука, 1985г.

7. Проектирование систем автоматизации технологических процессов (справочное пособие), А.С.Клюев, Б.В.Глазов, А.Х.Дубровский, А.А.Клюев, М. «Энергоатомиздат», 1990г.

8. Журнал: “Мир компьютерной автоматизации”, статья: “LabVIEW SCADA,или просто BridgeVIEW” А. Балакин (ООО 'ВиТэк', Санкт-Петербург).

9. LabVIEW для всех / Джеффри Тревис : Пер. с англ. Клушин Н.А. - М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2004. - 544 с. : ил.

10. Пейч Л. И., Точилин Д. А., Поллак Б. П. LabVIEW для новичков и специалистов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 384 с.: ил.

11. ГОСТ 21.404-85. Автоматизация технологических процессов. Обозначения приборов и средств автоматизации в схемах.

12. Лохматов В.М. Автоматизация промышленных котельных. Л. Знергия, 1970. - 208с.

13. Тревис Д. - LabVIEW для всех.