Автоматизація процесу виготовлення бетонних сумішей

Автоматизація процесу виготовлення бетонних сумішей

Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Кафедра електротехніки і автоматики

Курсова робота

з дисципліни «Автоматизовані системи управління технологічними процесами» на тему:

«Автоматизація процесу виготовлення бетонних сумішей»

Виконав: студент IV курсу,

ФПМ і КІС

Лук'янчук І.О.

Керівник:

Пастушенко В.Й.

Рівне 2007

Вступ

Автоматизація роботи підприємств по виготовленню бетонних сумішей і рос творів збільшує продуктивність обладнання, покращує якість продукції і знижує затрати праці.

Автоматичне управління технологічним процесом має забезпечувати автоматичний контроль за режимами роботи, агрегатів (мірою заповнення бункерів, зміною режимів роботи дозаторів та інше), контроль якості суміші і облік на виході продукції. В сучасних умовах автоматизація заводів і установок по виготовленню бетонних сумішей виконується модульними комплектами апаратури, наприклад, комплект „АКА-бетон”. Апаратура, яка входить до цього комплекту дозволяє автоматизувати роботу установок методом агрегатування, тобто введення відповідних підсистем і блоків до базових систем керування, за рахунок чого підвищується рівень уніфікації апаратури, знижується її вартість і виробничі витрати.

В технологічному процесі виробництва бетонних сумішей виконуються базові операції: подача матеріалів в витратні бункера, дозування, перемішування і видача готової суміші. В перелічених комплектах для керування цими операціями є набір схемних елементів для побудови базових підсистем управління операціями подачі матеріалів в бункери і для управління операціями дозування, перемішування і видача готової продукції. До базових систем може бути додатково приєднана підсистема для дистанційного завдання рецепту суміші, внесення поправок, а також для забезпечення роботи апаратури в системах централізованого контролю і керування. Режими роботи обладнання контролюється датчиками положення робочих органів, и датчиками максимального рівня матеріалу в бункерах, датчиками контролю товщини матеріалу на стрічках конвеєрів, датчиками швидкості стрічки конвеєра. Керування заслінками бункерів здійснюється виконавчими механізмами. Для дозування матеріалів використовується дозатори з уніфікованим циферблатним покажчиком ваги, в яких є датчики аварійного пере завантаження, датчик контролю завантаження дозатора і датчик завдання маси порції.

Із дозаторів матеріали поступають в перемішував. Готова суміш вивантажується в бункер. На центральному пульті встановлені дистанційні покажчики роботи основних систем автоматики.

1. Аналіз технологічного процесу як об'єкта керування

1.1. Опис технологічного процесу

Для опису технологічного процесу перемішування розглянемо технологічну схему, яка зображена на рис.1.

Рис.1 Технологічна схема змішувача

В резервуар подаються речовини А, Б, В, Г і Д після чого відбувається перемішування цих речовин до тих пір доки суміш не досягне потрібної однорідності.

Показник ефективності процесу - концентрація суміші на виході з резервуару ССм.

Ціль управління процесом - забезпечення заданої концентрації суміші при ефективному і інтенсивному перемішуванні.

Ефективність перемішування забезпечується вибором параметрів змішувача, числа оборотів мішалки, які забезпечують рівномірність концентрації суміші в резервуарі з заданою інтенсивністю ( за заданий час).

Задача розробки системи автоматизації забезпечити в умовах дії зовнішніх і внутрішніх збурень в процесі, заданих характеристик якості продукту.

1.2. Теоретичні основи технологічного процесу в окремих технологічних апаратах і машинах.

При обертанні гвинтів мішалки в резервуарі виникають вимушені рухи речовин, які описуються рівнянням виду:

Euм = f(Reм, Г) (1),

де й

модифікований критерій Ейлера Euм :

??????????????????????????????????????????????????????????????????????2),

модифікований критерій Рейнольдса Reм :

????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

геометричений симплекс Г:

Г=dм / Dапп (4),

де dм - діаметр мішалки, м;

n - швидкість обертання мішалки, об /с;

- густина рідини, кг/м^3;

Nм - потужність, використана мішалкою, вт;

- динамічна вязкість, Па*с;

КN - критерій потужності.

1.3. Матеріальний та тепловий баланси технологічного об'єкта

Матеріальний баланс по цільовому компоненту.

Рівняння динаміки:

(1).

Рівняння статики при :

(2)

На основі (1) и (2) можна приняти:

.

Матеріальний баланс по всій речовині

Рівняння динаміки:

(4).

Рівняння статики при :

(5).

На основі (4) и (5) можна приняти:

. (6).

1.4. Визначення і аналіз факторів, що впливають на технологічний процес

На основі вище приведених рівнянь матеріальних балансів можна сказати, що на концентрацію вихідної речовини ССм можна впливати зміною витрати будь - якої із наявних речовин.

1.5. Обгрунтування номінальних значень параметрів технологічного процесу та допустимих відхилень від цих значень

До основних величин мішалки необхідно віднести: концентрацію суміші, потужність, рівень в мішалці, ефективність перемішування.

Основними величинами якими можна впливати на процес перемішування є : оберти мішалки, витрата складових і суміші, час перебування суміші в мішалці, кількість складових в мішалці.

До збурюючих величин віднесемо : концентрацію складових, густини складових та суміші, в'язкість складових та суміші.

До збурюючих факторів можна віднести : коефіцієнт опору, діаметр лопаті, діаметр мішалки і діаметр частинок.

Для конкретної мішалки величини d, D сталі і при оптимізації розрахунку мішалки можуть бути вибрані оптимальні розміри, що забезпечують мінімальне споживання енергії для приводу в дію лопаті при достатньому Г. Г- ефективність перемішування.

На збурюючі зовнішні величини впливати не можна, так як вони визначаються попереднім технологічним процесом. Також не можна в багатьох випадках впливати на витрату суміші, бо вона визначається наступним технологічним процесом.

Для оптимізації технологічного процесу впливають на витрати складових суміші, а також на оберти мішалки.

Витрати складових і їх концентрації є основними збурюючими факторами при роботі мішалки, тому вони в першу чергу повинні бути враховані при оптимізації роботи мішалки.

1.6. Технологічна карта

На основі трьох вищеприведених пунктів складаємо технологічну карту, яка має наступний вигляд.

Таблиця 1.

№ п/п	Назва параметру	Одиниця вимірювання	Номінальне значення	Допустимі відхи-лення
1.	Витрата води	м3/год	250	0,01
2.	Витрата цементу	м3/год	640	0,01
3.	Витрата наповнювача	м3/год	1010	0,01
4.	Витрата добавок	м3/год	210	0,01

1.7. Складання структурної схеми взаємозв'язку між технологічними параметрами об'єкта

Рис.4.1. Информационная схема объекта.

Керовані змінні - Ссм и hсм.

Можливі контролючі збурення: ,

Можливі керуючі впливи:.

2. Розроблення системи автоматичного керування технологічним процесом

2.1 Аналіз статичних та динамічних характеристик об'єкту по окремих каналах зв'язку

Проаналізувавши рівняння динаміки та статики вибираємо регулюючі та регульовані параметри об'єкту. До регулюючих параметрів належать: витрата компонентів. Регульованими параметрами відповідно є: концентрація цільового компоненту у вихідній суміші і рівень в змішувачі.

2.2 Обгрунтування і вибір координат вимірювання, контролю, сигналізації, дистанційного керування, захисту, блокування та регулювання

1. Регулювання.

Регулювання концентрації Ссм за подачею реагенту GА - як показника ефективності процесу перемішування з цілю отримання однорідної суміші.

Регулювання рівня в резервуарі hсм за подачею реагенту GБ - для забезпечення матеріального балансу по рідкій фазі.

2. Контроль.

витрати - GА, GБ,GВ, G Г, GД, Gсм ;

концентрація - Ссм ;

рівень - hсм.

3. Сигналізація.

суттєві відхилення Ссм и hсм від завдання;

різке падіння витрати реагентів GА, GБ, GВ , G Г , GД , при цьому формується сигнал «В схему захисту».

4. Система захисту.

По сигналу «В схему захисту» - відключаються магістралі подачі компонентів GА, GБ, GВ, G Г, GД и відбору суміші Gсм.

Визначення функціональних ознак систем автоматизації.

Таблиця 2.

№ п/п	Обсяг автоматизації Назва параметра	Показ	Реєстрація	Сигналізація	Блокування	Автоматичне регулювання
1	2	3	4	5	6	7
1	Витрата готового продукту	*	*		*
2	Витрата компонентів	*		*	*	*
3	Рівень суміші в резервуарі	*		*		*
4	Якість продукту	*	*			*

2.3 Синтез оптимальної спрощеної системи автоматизації для заданих умов роботи об'єкта

Виходячи з вищеприведених досліджень процесу перемішування можна зробити наступні висновки для підбору технічних засобів автоматизації.

Для даної системи потрібно вимірювати:

· 5 точок витрат;

· 1 точка рівня;

· 1 точка концентрації

· 1 точка швидкості обертання двигуна

Для даної системи потрібно регулювати:

· 1 параметр співвідношення витрат;

· 1 параметр рівня;

· 1 параметр концентрації;

· 1 параметр швидкості обертання двигуна.

Відповідно до кількості параметрів регулювання потрібно підібрати регулюючі органи для кожного контуру регулювання, тобто нам потрібно 4 регулюючих органів.

Також для кожного контуру регулювання потрібно підібрати регулятори з відповідними законами регулювання для забезпечення якісного регулювання.

Система автоматизації складається з 2 контурів регулювання, які є одно контурними і непов'язані між собою.

2.4 . Вибір технічних засобів автоматизації

В якості датчика витрати використаємо діафрагми. Витрату реєструємо дифманометром. Для вимірювання рівня суміші в резервуарі використовуємо буйкові рівнеміри. Також для вимірювання концентрації цільового компоненту на виході установки можна використати елктричний датчик концентрації.

Для регулювання параметрів використовуємо мікропроцесорні регулятори, які мають велику точність та швидкодію у порівнянні з іншими. Також їх досить легко настроювати. Виконавчі механізми вибираємо однообертові (МЕО) або багатообертові (МЕБ). Регулюючі органи - клапани або ж заслінки.

2.5 Специфікація на засоби автоматизації.

Таблиця 3.

№ п/п	№ позиції	Назва па раметра	Назва засобу та коротка техн. характеристика	Тип
1	2	3	5	6
1.	LТ	Рівень	Поплавковий сигналізатор рівня, кл.т.1,	СУ-3
2.	FE	Витрата	Діафрагма камерна, 10 МПа, Д=100 мм,	ДКС 10-100
3.	FFC	Витрата	регулятор співвідношення витрат компонентів, кл.т.1	13ДД11
6.			Виконавчий механізм електричний багатообертовий, МЭМ-10/160-10Р	МЕМ
7.			Клапан регулюючий	25С50НЖ

Дозатор цементу, сухих добавок та інших сипких матеріалів Гамма 200, 500 / 

Призначення: дозування в технологічному процесі сухих добавок таких як цемент

Технічні характеристики

Класс точности по ГОСТ 10223-97	1
Наибольший предел дозирования (НПД), кг	200; 500
Наименьший предел дозирования (НмПД) кг	75; 150
Питание электрическое	220В/50Гц/50ВА
Питание сжатым воздухом, МПа	0,5-0,8
Производительность, доз/час (в случае управления от системы АСУ)	до 60
Габаритные размеры в сборе, мм ВхШхГ	дозатор в сборе - 1463х1300х1300
Диапазон рабочих температур:	0… +40єС

Дозатори наповнювачів тензометричні дискретної дії

Дозатори наповнювачів тензометричні дискретної дії ДЗТ-XXXX, дозатори використовуються для дозування наповнювачів бетону - піску, щебеня та інших матеріалів з густиною приблизно 1500 кг/м.куб. Використовуються на підприємствах будівельної промисловості.

Дозатор складається з вагового бункера, коромисла з підвісками, тензодатчика, пнемо привода, затвора, блока управління і блоку живлення (поставка Замовника).

Дозатори мають дві модифікації, відмінні одна від одної найбільшою межею дозування, найменшою межею дозування, продуктивністю та габаритними розмірами.

Основні технічні характеристики дозаторів

Наименование обозначения	Тип дозатора
	ДЗТ-1250	ДЗТ-1600
Пределы дозирования, кг:
наибольший	1250	1600
наименьший	125	160
Предел допускаемых отклонений действительных значений массы дозы от номинальных значений, %	±2	±2
Габаритные размеры, мм:
длина	1044	1044
ширина	1373	1373
высота	1965	2165
Масса, кг	261	280

Страницы: 1, 2