Разработка функциональных схем автоматизации технологических процессов

В. А. Валиуллина, 2013

Изложены вопросы проектирования систем автоматизации, приведены сведения о нормативных документах, используемых при проектировании систем автоматизации химико-технологических и других технологических процессов. Даны рекомендации по содержанию, разработке и оформлению раздела «Автоматизация технологических процессов» дипломного проекта по специальностям 240125 и 260103. Изложены требования к графической части и структурным элементам данного раздела пояснительной записки. Приведен пример выполнения ФСА «Автоматизация технологических процессов» дипломного проекта.

ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе уровень развития химической промышленности определяется в основном степенью автоматизации производства. Система автоматического контроля, включающая в себя контрольно-измерительные приборы, позволяет оценивать состояние химико-технологического процесса, а с помощью введения системы автоматического управления удается повысить производительность труда и качество продукции. Кроме того, автоматизация химического производства позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия работы, повысить социальную эффективность труда, уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду и улучшить экологическую обстановку.

Сегодня технологические процессы постоянно усложняются, а агрегаты, реализующие их, делаются все более мощными. Например, в энергетике действуют энергоблоки мощностью 1000-1500 МВт, установки первичной переработки нефти пропускают до 6 млн. т. сырья в год, работают доменные печи объемом 3.5-5 тыс. кубометров, создаются гибко перестраиваемые производственные системы в машиностроении.

Человек не может уследить за работой таких агрегатов и технологических комплексов, и тогда на помощь ему приходят автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). В АСУТП за работой технологического комплекса следят многочисленные датчики-приборы, изменяющие параметры технологического процесса (например, температуру и толщину прокатываемого металлического листа), контролирующие состояние оборудования (температуру подшипников турбины) или определяющие состав исходных материалов и готового продукта. Таких приборов в одной системе может быть от нескольких десятков до нескольких тысяч.

В свою очередь, при разработке автоматизированной системы управления именно специалист-технолог определяет постановку задачи для специалиста по автоматике, определяет параметры процесса, которые необходимо поддерживать на нужном уровне, а также допуски на возможные отклонения в процессе управления, указывает возможные каналы управления.

Однако правильная постановка задачи на управление невозможна без необходимых знаний химика-технолога о структурах и функциях систем управления, основах их анализа и синтеза.

Основной целью проектирования являются:

• систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний, полученных студентами при изучении курса"Автоматизация технологических процессов";

• получение практических навыков подхода к выбору автоматического регулятора и определению его параметров настройки, решения конкретных задач автоматизации производства на современном уровне достижения науки и техники;

• развитие творческого подхода к проектированию систем автоматизации технологических процессов.

Студенты при выполнении раздела «Автоматизация технологических процессов» дипломного проекта должны:

• уметь читать и составлять функциональные схемы автоматизации;

• правильно выбирать контролируемые и регулируемые параметры;

• приборы и средства автоматизации;

• знать их принцип действия и область применения.

Заданием предусматривается разработка функциональной схемы автоматизации технологического процесса, изучаемого в рамках специальностей 240125 и 260103, на уровне полной автоматизации при условии использования только серийно выпускаемых приборов и средств автоматизации.

Это обязывает студента изучать учебную и научнотехническую литературу, пользоваться стандартами и другими нормативными документами, периодическими изданиями и другими источниками, содержащими информацию о современных достижениях науки и техники в данной отрасли.

Важной частью задания является технически обоснованный выбор приборов и средств автоматизации, необходимых для построения функциональной схемы автоматизации.

Данным проектом завершается обучение студентов методам, приборам и средствам автоматического контроля и регулирования технологических процессов.

Данное учебное пособие состоит из предисловия, введения, четырех разделов, заключения, списка рекомендуемой литературы и приложения.

Раздел 1 посвящен разработке функциональной схемы автоматизации. Рассматривается назначение ФСА, общие принципы их разработки, условные обозначения приборов и средств автоматизации.

Раздел 2 содержит перечень обязательных материалов, которые должны входить в дипломный проект, а именно в раздел АТП дипломного проекта. Дано описание составления задания на проектирование системы автоматизации. Изложены требования, предъявляемые к оформлению ФСА. Приводятся рекомендации по составлению спецификации на приборы и средства автоматизации.

Раздел 3 посвящен использованию микропроцессорной техники и ЭВМ в автоматизации технологических процессов. Дана схема АСУТП. Приведен пример выполнения функциональной схемы автоматизации процесса литья под давлением (фрагмент).

В разделе 4 рассмотрено содержание пояснительной записки.

В заключении даны обобщающие выводы по проектированию функциональной схемы автоматизации с учетом особенностей планирования образовательного процесса в средних специальных учебных заведениях.

В приложении приведен список производителей и дистрибьюторов технических средств автоматизации.