Выбор приборов и средств автоматизации

Выбору промышленных приборов и средств автоматизации предшествует определение необходимого состава и составления функциональной схемы автоматизации технологического процесса (объекта), исходя из принятого принципа регулирования (управления), функциональных задач, которые должна выполнять система, и конструктивных особенностей серийных приборов.

При составлении функциональной схемы автоматизации приборы, средства автоматизации, контроля и измерения, электрические устройства и элементы вычислительной техники необходимо показывать в соответствии с ГОСТ 21.404-85 и отраслевыми нормативными документами.

При определении состава функциональной схемы необходимо руководствоваться следующим:

а) определяются возможные варианты использования сигнала датчика. Информация от датчика (чувствительного элемента) может использоваться несколькими системами контроля и регулирования. В современных системах сигнал датчика часто вводится непосредственно в управляющую вычислительную машину. Это вызывает необходимость выбирать датчики с несколькими выходными преобразователями и комплектовать их первичными приборами с высокоомным усилителем;

б) анализируется возможность использования в системе автоматизации единого сигнала связи (например, сигнала постоянного тока 0…5 мА). Если современные технические средства контроля и регулирования не дают возможности использовать единый сигнал связи по выбранному каналу управления, то необходимо вводить в состав АСУ нормирующий преобразователь (например, преобразователь напряжения переменного тока 0…1 В в сигнал постоянного тока 0…5 мА);

в) определяется состав информационной аппаратуры (вторичных приборов, сигнальных устройств и др.), устанавливаемой по месту измерения и регулирования, на операторском пульте, на местном щите управления и т.д.;

г) на основании характеристики условий работы проектируемой АСУ выбирается соответствующий вид энергии носителя сигналов. Кроме того, необходимо учитывать эксплуатационную надежность элементов системы в данной среде, возможность реализации системы с минимальными затратами, необходимое быстродействие, протяженность каналов связи от датчика и до исполнительного механизма, используемый на данном предприятии или принятый в проекте автоматизации род энергии и т.д.

После определения состава функциональной схемы автоматизации можно приступить к выбору отдельных элементов (комплектованию системы). Рассмотрим подробнее выбор средств автоматизации на примере датчика [1,3].

 

Выбор датчика

Выбор датчика технологического параметра определяется физической
природой этого параметра. При этом анализируются технические характеристики и возможности всего ряда датчиков, пригодных для измерения регулируемой (контролируемой) величины.

в процессе выбора датчика в первую очередь необходимо
учитывать характеристики контролируемой и окружающей сред (температуру, влажность, давление и т.д.), в которых придётся работать датчику. Также учитываются условия, в которых находится контролируемый параметр (в трубопроводах, в открытых емкостях под атмосферным давлением, в закрытых емкостях под избыточным давлением и т.д.). В зависимости от условий окружающей среды выбирают исполнение датчика (искробезопасное, тропическое и т.д.).

Диапазон действия датчика выбирается с учетом минимальных и максимальных длительных значений регулируемой величины. Здесь необходимо учитывать, что необоснованно завышенный диапазон действия датчика снижает точность контроля (измерения).

Погрешность датчика не должна превышать допустимой погрешности
контроля (измерения) регулируемой величины, которая определяется технологией производства и погрешностью регулирования по выбранному каналу управления.

Датчик должен выбираться с учетом передачи сигнала в последующие
элементы системы автоматизации. Это значит, что выходной сигнал датчика
должен соответствовать сигналу связи, принятому в проектируемой системе. Число выходных сигналов датчика (количество выходных преобразователей) определяется принятым составом функциональной схемы автоматизации.

При выборе датчика необходимо установить возможность обеспечения
условий для нормальной работы выбранного датчика, обеспечивающих паспортные параметры датчика в предлагаемом месте его установки. Так, например, для обеспечения нормальной работы диафрагменного расходомера объемного расхода необходимо иметь длину прямолинейного участка трубопровода 10 D до и 20 D после расходомера, где D – диаметр трубопровода. Для нормальной работы щелевого расходомера объемного расхода необходимо обеспечить перепад высот (уровней) трубопровода и т.д.

В ряде случаев следует учитывать электромагнитную (магнитную) совместимость датчика с другими элементами системы автоматизации и технологического оборудования.

Немаловажное значение имеет стоимость датчика, зависящая от сложности его изготовления, стоимости чувствительного элемента, протяженности необходимых линий связи и масштабов производства (крупносерийные изделия предпочтительнее).

Наконец, необходимо учитывать также фактор морального устаревания
технических средств за промежуток времени между созданием проекта системы автоматизации и его воплощением, что вынуждает предъявлять более жесткие требования в отношении новизны и перспективности применяемых датчиков и других технических средств автоматизации [1,3].

 

Оформление результатов курсового проектирования

Законченный курсовой проект должен содержать пояснительную записку объемом не менее 25-30 страниц печатного текста и лист графического материала формата А1 (А4) – функциональную, структурную либо принципиальную схему.

Расчетно-пояснительная записка курсового проекта оформляется в соответствии с действующими ГОСТ РК и СМК ФС 1.1.02-2004 на листах стандартного размера А4.

В содержание записки должны входить следующие разделы и пункты:

– задание на курсовой проект;

– введение;

– краткое описание заданного технологического процесса (установки);

– анализ характеристик и условий применения средств автоматизации, а также средств технологического контроля и измерения заданных физических величин применительно к заданному технологическому объекту, составление основных требований к ним;

– обоснование выбора и расчет средств автоматизации и технологического контроля и измерения (либо разработка специальных средств автоматизации и технологического контроля и измерения);

– разработка функциональных, структурных и (или) принципиальных схем и их описание;

– заключение;

– список использованных источников.

Графическая часть проекта оформляется в соответствии с действующими ГОСТ на листах формата А1 (А4) и содержит функциональную схему автоматизации технологического процесса (установки), с указанием устанавливаемых промышленных приборов и технических средств автоматизации, измерения и контроля, либо принципиальную схему разработанных специальных технических средств автоматизации, измерения и контроля. Объем и содержание графической части и пояснительной записки проекта каждого студента индивидуально уточняются руководителем курсового проекта.

8.4 Рекомендуемая литература

1. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справ.пособие / [А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев]; Под ред. А.С. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.: ил.

2. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник / В.Я. Баранов, Т.Х. Безновская, В.А. Бек и др.; Под общ. ред. В.В. Черенкова. – Л.: Машиностроение, 1987. – 817 с.: ил.

3. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / [А.С. Клюев, Б.В. Глазов, М.Б. Миндин, С.А. Клюев]; Под ред. А.с. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 432 с.: ил.

4. Эм Г.А. Элементы систем автоматики: Учеб. пособ. – Караганда, Изд-во КарГТУ, 2007. – 145 с.

5. Фешин Б.Н. Автоматизация промышленных установок и технологических комплексов: Учеб.пособие. – Караганда, КарГТУ, 2000. – 100 с.

6. Толпежников Л.и. Автоматическое управление процессами шахт и рудников: Учебник для ВУЗов. – М.: Недра,1985. – 352 с.

7. Гаврилов П.Д., Гимельшейн Л.Я., Медведев А.Е. Автоматизация производственных процессов: Учебник для ВУЗов. – М.: Недра, 1985. – 215 с.

8. Электрификация стационарных установок шахт / С.А. Волотковский, Д.К. Крюков, Ю.Т. Разумный и др.; Под ред. Г.Г. Пивняка. – М: Недра, 1990. – 399 с.: ил.

9. Попов В.М. Водоотливные установки: Справ. пособие. – М.: Недра,1990. – 254 с.: ил.

10. Справочник по автоматизации котельных / Л.М. Файерштейн, Л.С. Этинген, Г.Г. Гохбойм. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 296 с.: ил.

11. АСУ ТП в черной металлургии: Учебник для ВУЗов / Г.М. Глинков, В.А. Маковский. – М.: Металлургия, 1999. – 310 с.

12. Журнал «Современные технологии автоматизации», 2002-2007 г.г.

13. Журнал «Приборостроение и средства автоматизации. Энциклопедический справочник», 2002-2007 г.г.

14. Журнал «Промышленные АСУ и контроллеры», 2002-2007 г.г.

 

8.5 Варианты заданий (примерная тематика курсовых проектов)

1. Выбор технических средств АТК котельной установки

2. Выбор технических средств АТК бойлерной установки

3. Выбор технических средств АТК водоотливной насосной установки

4. Выбор технических средств АТК компрессорной установки

5. Выбор технических средств АТК вентиляционной установки

6. Выбор технических средств АТК подъемной установки

7. Выбор технических средств АТК конвейерной линии

8. Выбор технических средств АТК холодильной установки

9. Выбор технических средств АТК кондиционирования воздуха

10. Выбор технических средств АТК поточно-транспортной системы

11. Выбор технических средств АТК дробления руды

12. Выбор технических средств АТК газорегуляторной станции

13. Выбор технических средств АТК электротермической установки

14. Выбор технических средств АТК металлорежущих станков

15. Выбор технических средств АТК бурового станка

16. Выбор технических средств АТК рудничного экскаватора

17. Выбор технических средств АТК в пищевой промышленности

18. Выбор технических средств АТК процессами открытой добычи полезного ископаемого

19. Выбор технических средств АТК процессами добычи полезного ископаемого в шахте

20. Выбор технических средств АТК железнодорожным транспортом