Курсовая работа: Автоматизированная система управления процессом производства технического углерода

9. Особенности реализации АСУТП: Требования, предъявляемые к качеству процесса управления, и их реализация, с учетом объекта автоматизации и задач, стоящих перед объектом.

10. Выводы.

3. Исходные данные

Автоматизированная система управления процессом производства технического углерода. //СТА: Современные технологии автоматизации. /Изд-во “СТА-ПРЕСС”. – М., 2003 №4 стр. 24. www . cta . ru

4. Описание объекта автоматизации

Как известно, технический углерод, или сажа, используется как один из основных компонентов при изготовлении красок, пластмасс, резины и многих других материалов. Изделия из таких материалов находят широкое применение в различных областях жизни и деятельности человека. Самое массовое из этих изделий на сегодняшний день — автомобильные шины. В наше время существует множество методов производства сажи. И все же основным до сих пор является печной способ, который предполагает термическое разложение тяжёлых предельных углеводородов при малом доступе воздуха в специализированных печах. Из образующейся в результате газовой смеси сажа извлекается путём улавливания при помощи специальных фильтров. Объектом автоматизации является реакторное отделение цеха № 1 НКТУ, в состав оборудования которого входят восемь цилиндрических реакторов, попарно образующих четыре технологических потока, соответствующих разным маркам выпускаемого технического углерода. Первый и второй потоки включают в себя по два реактора типа РС105/2000, третий и четвертый потоки — по два реактора типа РС50/3500. На каждом из потоков работает только один из реакторов, другой находится в резерве.

Не вдаваясь в детали различия конструкций реакторов разных типов, опишем в общем виде строение технологической установки получения печного технического углерода (рис. 1).

Реактор представляет собой цилиндрическую печь с наружным диаметром около двух метров. Изнутри печь выложена огнеупорным кирпичом таким образом, что образуется круглая в сечении рабочая зона диаметром приблизительно 300 мм. В передней торцевой части печи расположены форсунки для

В данной статье рассматриваются различные аспекты создания АСУ ТП производства технического углерода на примере системы, разработанной по заказу ОАО «Нижнекамский завод технического углерода». Представленная система обладает высокими эксплуатационными характеристиками и при этом имеет относительно низкую себестоимость. Особое внимание в статье уделяется вопросам организации аппаратного резервирования подачи газа и воздуха на горение. Рабочая зона делится на четыре части. Первая, прилегающая к передней торцевой части реактора, — зона горения. В этой зоне происходит сжигание природного газа для создания и поддержания необходимой температуры в реакторе. Вторая зона — зона реакции. Она расположена сразу после зоны горения, в ней происходит собственно разложение углеводородного сырья. Сырьё (пиролизная смола) впрыскивается в зону реакции через четыре сырьевые форсунки, расположенные радиально по бокам реактора. Третья и четвертая зоны — соответственно зона предзакалки и зона закалки. В этих зонах формируется структура сажевых зёрен, влияющая на свойства технического углерода. Процесс формирования зёрен зависит от температурного режима, который поддерживается путём впрыска воды через водяные форсунки, установленные по бокам реактора. В задней торцевой части реактора находится труба (газоход), по которой аэрозоль технического углерода движется в холодильник-ороситель, где охлаждается путем впрыска воды и передаётся в отделение улавливания. Таким образом, каждая технологическая установка имеет ряд регулируемых параметров:

расход газа, расход сырья, расход воздуха высокого давления, расход химически очищенной воды. Регулируя эти параметры, необходимо поддерживать требуемый температурный режим во всех зонах реактора и холодильника-оросителя.

Опуская подробности физико-химических процессов получения активного печного углерода, затронем только технический и программный аспекты созданной АСУ ТП производства технического углерода.

ТЕХНИЧЕСКИЙ АСПЕКТ СИСТЕМЫ

При выборе технических средств перед разработчиками (фирма «Эталон

ТКС») стояла задача подобрать такое

оборудование, чтобы обеспечить заданную надёжность при минимизации Нашими специалистами было проведено комплексное исследование предложенных вариантов, включавшее оценку мощности вычислительных ресурсов, необходимости резервирования,

расчёт среднего времени наработки на отказ и вероятности безотказной работы.

Разработанная структура технического обеспечения АСУ ТП учитывает разбиение объекта автоматизации на технологические потоки и построена по принципу максимального их разделения, так чтобы выход из строя компонентов комплекса технических средств АСУ ТП одного потока не влиял на работу других потоков.

Структура комплекса технических средств АСУ ТП для 14 технологических потоков НКТУ представлена на рис. 2.

Она включает в себя следующие уровни:

уровень датчиков и исполнительных устройств;

уровень устройств ввода-вывода;

уровень управляющих станций;

уровень взаимодействия системы управления с оператором (интерфейсный уровень).

Особое место в структуре занимает сетевое оборудование, при помощи которого осуществляется связь между верхними уровнями по сети Ethernet.

Уровень датчиков и исполнительных устройств в данном проекте реализован преимущественно на отечественных изделиях, что существенно снижает

стоимость системы. Уровень устройств ввода-вывода построен на контроллерах сбора данных и управления ADAM5000/TCP (Advantech) с портом промышленной сети Ethernet, укомплектованных модулями ввода-вывода серии ADAM5000 следующих типов: