Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах.
Учебное пособие
|
|
2008
Ившин
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
 |
В.П. Ившин И.А. Дюдина А.В. Фафурин
Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах.
Учебное пособие
Казань
КГТУ
2008
УДК 658.5:66
ББК 32.965
И 28
Ившин В.П.
Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах: учебное пособие/ В.П. Ившин, И.А. Дюдина, А.В. Фафурин. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. - 102 с.
ISBN 978-5-7882-0594-6
Соответствует действующим программам по дисциплине ОПД Ф.07, ОПД Ф.09 «Системы управления химико-технологическими процессами (СУХТП)», разделу «Элементы проектирования систем автоматизации технологических процессов».
Учебное пособие предоставляет студентам алгоритм самостоятельных действий по усвоению дисциплины в объёме действующих программ.Предназначено для студентов всех форм обучения, изучающих дисциплину СУХТП, при выполнении ими дипломных проектов и дипломных работ.
Учебное пособие подготовлено на кафедре «Автоматизированные системы сбора и обработки информации» (АССиОИ).
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного технологического университета.
Рецензенты: доктор технических наук, профессор А.П. Кирпичников
профессор А.С. Черенков
ISBN 978-5-7882-0594-6 ã Ившин В.П., Дюдина И.А,. Фафурин А.В.,
2008.
ã Казанский государственный технологический
университет, 2008.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Цель данного издания – помочь студентам выполнить раздел по дисциплине СУХТП в курсовых, дипломных проектах и в дипломных работах. Разделы, представленные в учебном пособии, базируются на учебной программе курса и способствуют решению основных задач его усвоения.
Введение
Внедрение АСУ является прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и пунктами управления целесообразно вместо инерционных пневматических средств автоматизации применять электрические средства автоматизации (ЭСА). Многие химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и станций управления на базе персональных компьютеров (ПК). "Интеллектуальная революция" - так можно охарактеризовать сегодняшнее положение дел в области использования и применения сложных высокотехнологичных устройств. Новейшие достижения микропроцессорной техники пришли к нам из-за рубежа и привели к масштабному применению микропроцессоров практически в каждом электронном устройстве: телефонах, видеокамерах, диктофонах и многих других полезных вещах. Газовики и нефтяники, энергетики и химики, машиностроители и пищевики - уже нет ни одной отрасли, где не были бы установлены и внедрены датчики давления нового поколения. Сейчас эти потребители в полной мере ощутили все преимущества интеллектуальных приборов. Однако в отечественной промышленной автоматизации подобный процесс происходит не так быстро. За рубежом разработана новая технология HART-протокол ( Highway – путь; Addressable- адрес; Remout- действие на расстоянии; Transduser - через, по ту сторону). Протокол это список согласованных правил выполнения определённых процедур (программ). Для новой технологии HART-протокол характерна регулярная самодиагностика в процессе эксплуатации. Востребованы не только новые приборы для измерений, но и новые средства коммуникации: HART-модемы, HART-коммуникаторы, HART-мультиплексоры, программное обеспечение для связи с компьютером. При таком комплексном подходе экономический эффект использования интеллектуальных приборов стал еще очевиднее - отдача от вложений в основные средства повысилась многократно. При использовании ЭСА, контроллеры и ПК применяются, во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывают большое количество информации; во-вторых могут выполнять роль «советчика», при котором рекомендуют оператору оптимальные знания режимных параметров процесса и, в третьих, сравнивая текущие знания с заданными, выдают корректирующий сигнал на регулятор или непосредственно на исполнительный механизм. Одновременно технология HART-протокола позволяет по одной паре проводов передавать и аналоговый (4-20)мА, и цифровой сигналы, что даёт возможность использовать уже имеющиеся коммуникации для аналоговых сигналов. Коммуникационный протокол HART обеспечивает двухсторонний обмен информацией между интеллектуальным датчиком и управляющими устройствами: ручным портативным HART-коммуникатором Метран-650; компьютером, оснащенным HART-модемом Метран-681 и программой H-Master. «Метран» - единственная компания в России, реализовавшая комплекс интеллектуальных датчиков с международным (поддерживаемым более чем 150 производителями) протоколом обмена данными HART и русскоязычные средства коммуникации для удаленной диагностики и настройки прибора. Ниже представлена соответствующая структурная схема автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП).
 |
Интеллектуальные преобразователи температуры (ИПТ) серии Метран-280 предназначены для измерений температуры среды в составе АСУТП. Использование ИПТ допускается в
нейтральных, а также агрессивных средах, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким. Связь ИПТ Метран-280 с АСУТП осуществляется: по аналоговому каналу - передачей информации об измеряемой температуре в виде постоянного тока ( 4-20) мА; по цифровому каналу - в соответствии с HART-протоколом в стандарте Bell-202. Для передачи сигнала на расстояние используются 2-х-проводные токовые линии. В Метран-280 реализована возможность выбора единиц измерения: градусы Цельсия, °С; градусы Кельвина, К; градусы Фаренгейта, F; градусы Ренкина, R; Омы; милливольты. Конструктивно ИПТ Метран-280 состоит из первичного преобразователя и электронного преобразователя (ЭП), встроенного в корпус соединительной головки (см. рис.1.). В качестве первичного термопреобразователя в Метран-281 используются чувствительные элементы из термопарного кабеля КТМС (ХА), в Метран-286 - платиновые резистивные чувствительные элементы. ЭП преобразует сигнал первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока (4-20) мА с наложенным на него цифровым сигналом HART в стандарте Bell-202.
|
|
Рис. 1. Интеллектуальные датчики температуры
.
ЗАО « Метран» (г.Челябинск) также крупнейший разработчик и изготовитель современных высокоточных и надежных в эксплуатации датчиков давления, давления-разрежения, разности давлений, уровня для измерения газообразных и жидких сред в различных отраслях промышленности. Семейство датчиков "Метран" насчитывает сотни моделей и тысячи исполнений, отличающихся целевым назначением, техническими и эксплуатационными характеристиками, конструкцией и комплектацией. Датчики «Метран» с микропроцессорным преобразователем (интеллектуальные датчики давления) имеют
преимущества перед аналогичными датчиками с измерительным преобразователем по всем показателям: метрологическим, функциональным, эксплуатационным. В настоящее
время серия более совершенных интеллектуальных датчиков давления «МЕТРАН-100», «МЕТРАН-150» полностью заменила датчики серии «МЕТРАН» с измерительным преобразователем (см. рис.2.).
 |
Рис. 2. Интеллектуальный датчик давления «МЕТРАН-150»
30 января 2002 г. Департаментом промышленной и инновационной политики в химической промышленности введено в действие новое Положение об исходных данных для проектировании (взамен Положения от 1985 г.). В нём изложены:
рекомендации no автоматизации и управлению технологическим процессом;
рекомендации по охране окружающей среды и утилизации отходов производства; рекомендации по безопасной эксплуатации производства и охране и труда;
рекомендации по выбору критериев оптимизации процессов.
Согласно Положения, состав исходных данных при проектировании определяется предприятием-заказчиком и предприятием-разработчиком проекта.
Р екомендации по автоматизации и управлению технологическим процессом, изложенные в Положении, при проектировании должны включать в себя:
р екомендации по принципиальным решениям no автоматизации отдельных узлов и аппаратов с привлечением средств вычислительной техники; перечень рекомендуемых параметров контроля и возможных схем автоматического регулирования;
алгоритмы управления процессом, алгоритмы пуска, нормальной и аварийной остановки процесса с указанием критических параметров по основным стадиям процесса; рекомендуемые технические средства; допустимые погрешности контроля, а также рекомендации но автоматизации узлов загрузки, дозировки, расфасовки, затаривания, транспортировки и складирования сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции.
1. Рекомендации по выполнению раздела по СУХТП в курсовом (дипломном) проекте
Условные обозначения технических средств автоматизации (ТСА)
В функциональных схемах.
Правила выполнения функциональных схем
Нижеприведённые, применяемые в отечественной практике стандарты и нормативные документы устанавливают порядок проектирования, стадии и этапы создания АСУТП наиболее распространённых в отечественной химической промышленности:
1) ГОСТ 24.104-85 «Информационная технология. Автоматизированные системы управления. Общие требования».
2) ГОСТ 34.003-90 «Информационная технология. Автоматизированные системы. Термины и определения».
3) ГОСТ 34.201-89 «Информационная технология. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем (АС)».
4) ГОСТ 34.601-90 ЕСС АСУ. «Автоматизированные системы. Стадии создания».
5) ГОСТ 34.602-89 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы».
6) ГОСТ 34.603-92 «Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем».
7) ГОСТ 24.701-86 ЕСС АСУ. «Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения».
8) ГОСТ 24.702-85. ЕСС АСУ. «Эффективность автоматизированных систем управления. Основные положения».
9) ГОСТ 3.05.07-85 «Системы автоматизации».
10) РД 50-34.698-90 «Методические указания. Информационная технология. Знание этих документов поможет правильно поставить и решить задачу проектирования (модернизации) системы управления технологическим процессом предприятия, на котором будет осуществляться Ваша инженерная деятельность.
Условные обозначения ТСА в схемах.
Наименование
|
|
|
|
 |
|
Выбрать конкретные ТСА при выполнении проекта можно, используя современную номенклатуру приборов и средств автоматизации в каталогах заводов-изготовителей, адреса которых в сети «Интернет» приводятся ниже:
1. Группа предприятий «Метран». Россия, г. Челябинск,
http://www.metran.ru
2. АООТ «Теплоприбор». Россия, г. Рязань,
http://www.teplopribor.ryazan.ru
3. Завод электроники и механики. Россия, г. Чебоксары,
http://www.zeim.ru
- Саранский приборостроительный завод. Россия, г. Саранск,
http://pribor.moris.ru
- ПНФ «ЛГавтоматика». Россия, г. Москва,
http://www.klapan.ru
- ЗАО «РУСТ-95». Россия, г.г. Москва, Санкт-Петербург,
http://www.roost.ru
- Завод «ТИЗПРИБОР», Россия, г. Москва,
http://www.tizpribor.ru
- ОАО Арзамасский приборостроительный завод. Россия, г. Арзамас
http://www.oaoarz.com
- Фирма «YOKOGAWA». Япония,
http://www.yokogawa.ru
10. Фирма «VEGA». Техника измерения уровня и давления. Германия,
http://www.vega.com; http://www.vega-rus.ru
11. Фирма «EMERSON». США, Сент-Луис, Миссури,
http://www. Emerson Process.ru
12. Фирма «SAMSON». Германия, Франкфурт на Майне,
http://www.samson.ru
13. ООО Фирма «ЮМО». Германия,
www.jumo.de
При выполнении курсового (дипломного) проекта может быть полезна также следующая литература:
1. Кулаков, М.В. Технологические измерения и приборы для химических про
изводств / М.В.Кулаков.- М. : Машиностроение, 1983. - 424 с.
2. Фарзане, Н.Г. Технологические измерения и приборы / Н.Г. Фарзане,
Л.В. Илясов, А.Ю. Азим-Заде. - М. : Высш. школа, 1989. - 456 с.
3. Лапшенков, Г.К. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности / Г.К. Лапшенков, Л.М. Полоцкий. - М. : Химия, 1988. - 288 с.
4. Полоцкий. Л.М. Автоматизация химических производств / Л.М. Полоцкий, Г.И. Лапшенков. - М. : Химия, 1982.-288 с.
5. Полоцкий, Л.М. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Технические средства и лабораторные работы / Л.М. Полоцкий, Г.И. Лапшенков - М. : Химия, 1988. - 288 с.
6. Основы автоматики и автоматизации химических процессов / А.А. Казаков, М.В. Кулаков, М.В. Мелюшов. - М., 1970. - 367 с.
7. Обновленский, П.А. Основы автоматики химических производств /
П.А. Обновленский, А.Я. Гуревич*- М. : Химия, 1975. - 370 с.
8. APACS. Advanset Control Module. “Moore” product information, 1996.
9. APACS. I/O Module. “Moore” product information, 1996.
10. APACS. Standart Analog Module. “Moore” product information, 1996.
11..Номенклатурный каталог технических средств автоматизации. ЗАО “Промышленная группа Метран”, г. Челябинск, №№ 1-5, выпуск 5/ 2006 г.
12. Номенклатурный перечень ФГУП СПО « АНАЛИТПРИБОР», г. Смоленск 2007 – 230с.
13.Основы проектирования систем автоматизации технологических процессов и аппаратов: Учебное пособие/ А.В.Фафурин, И.А.Дюдина, В.М. Анкудинов; Казан.гос.технол.ун.-т.Казань, 2005, 80 с.
14. Проекты систем автоматизации технологических процессов зарубежных фирм: Метод. указания / Казан. гос.технол.ун-т; сост.: А.В.Фафурин, И.А.Дюдина, Е.А.Фафурина. Казань, 2005, 48с
15. Основы проектирования систем автоматизации технологических процессов и аппаратов: Учебное пособие/ А.В.Фафурин, И.А.Дюдина, В.П. Ившин. Казань:Изд-во Казан.гос.технол.ун.-та, 2007, 174 с.
16. ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технологические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1994.
17. ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления.. Общие технологические требования и методы испытаний.- М.: Изд-во стандартов, 1998.
Рекомендации по конкретным темам:
Измерение давления: [1] с. 113-142; [2] с. 95-129; [3] с. 24-30; [8-13,15].
Термоэлектрические преобразователи. Вторичные приборы: [1] с. 47-68; [2] с. 156-178; [3] с. 14-24; [8-13,15,16].
Термопреобразователи сопротивления. Вторичные приборы: [1] с. 68-84; [2] с. 178-190; [3] с. 14-24; [8-13,15,17].
Измерение расхода. Счетчики: [1] с. 146-180; [2] с. 205-241; [3] с. 33-44; [8-13,15].
Измерение уровня.: [1] с. 193-206; [2] с. 142-258; [3] с. 30-33; [8-13,15].
Свойства объектов регулирования: [4] с. 48-81; [6] с. 188-208.
Законы регулирования: [4] с. 111-127; [6] с. 235-248.
Системы двухпозиционного регулирования: [4] с. 197-205; [5] с. 96-97; [6] с. 236-237; [8-13,15].
Регулирующие органы: [4] с. 127-135.
Содержание раздела по СУХТП в (курсовом) дипломном проекте.
Раздел по СУХТП в выполняемом (курсовом ) дипломном проекте состоит из двух частей:
Графическая часть (листы формата А1);
Текстовая часть (записка к проекту).
· Графическая часть представляется листами формата А1. В верхней части листа (листов) изображается достаточно «жирными» линиями 1,5 мм технологическая часть. В нижней части располагается выполненная линиями 0,5 мм автоматизированная система управления (АСУ) технологическим процессом (см. “Атлас типовых функциональных схем контроля и регулирования технологических параметров”).
· Текстовая часть (записка) должна содержать:
стр.
Заголовок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………… 19
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. ……….. 19
Технологический регламент (оформление таблиц 1,2). . . . . . . . . ……………....22
Спецификация технических средств автоматизации . .. . . . . . . . . ………………47
Описание функционирования схем контроля и
регулирования технологических параметров Вашего процесса… …………….. 70
Эти пункты должны обязательно присутствовать в записке
к Вашему проекту.
Автоматизированная система управления (АСУ) производством (процессом)…
Введение.
Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации. Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и персональных компьютеров (ПК).
Аппарат
Параметры
Заполнение табл.1 идет последовательно от аппарата к аппарату. Например, первым аппаратом по ходу процесса является колонна I, в котором существенными параметрами являются давление, уровень и температура. Запишем названия этих параметров и в вертикальных столбцах соответственно им поставим знаки +. Далее по схеме находится ёмкость I, в которой основными параметрами являются уровень и величина pH. Поскольку столбец для уровня уже имеется, дополним таблицу столбцом для pH и поставим знак +. Для реактора главными параметрами являются температура и расход. Добавим столбец с названием «расход», поставим знак +, в соответствующих столбцах. Так продолжаем до тех пор, пока в таблицу не будут внесены данные по последнему аппарату на схеме. В результате получим полный перечень параметров разрабатываемой схемы с распределением их по каждому аппарату.
Таблица 2
|
Аппарат и параметр |
Вид автоматизации | |||||
| измерение | регули-рование | сигнализация | защита | блокировка | ||
| Колонна 1 Давление газа; Уровень жидкости; Температура газа. | 3,2 MПа 0,8 м 1850С | + + + | + + | + | ||
| Ёмкость 1 Уровень жидкости; рН среды. | 1,2м рН = 7,5 | + + | + | + | ||
| Реактор Температура смеси; Расход компонента. | 2000С 50кг /ч | + + | + | + | + | + |
Студент гр. …………………………………………………………………(подпись)
Руководитель проекта – доцент (профессор) каф……………… (подпись)
Дата:…………
При заполнении табл.2 (второй этап) нужно внимательно проанализировать требования технологии и условия эксплуатации, поскольку на основе этой таблицы должна быть составлена наиболее рациональная схема автоматизации. Нужно стремиться к тому, чтобы составленная схема отражала вопросы техники безопасности, чтобы в ней были предусмотрены решения по сигнализации, защите, автоматической блокировке, автоматическому пожаротушению и другие.
Оконченную работу предъявите руководителю по технологической части практики и получите его подпись (после Вашей подписи), подтверждающую качественное выполнение работы.
Атлас
Место уста
Новки
Тип и модель
Количество
Завод изготови
Тель или поставщик
Примечание
2
САК температуры
САК температуры
Ник Т 1.
34 мм
2-2
САК температуры
САР температуры
Т 1.
100 0C
1
ПГ Метран, г. Челябинск
Каталог №2,
в.5/2006,
стр.79.
1
Фирма «DS-Controls», г. Великий Новгород
Каталог
2001.
САР температуры
Смеси в реакторе Р1
(теплообменник –типа «рубашка») .
100 0C
1
ПГ Метран, г. Челябинск
Каталог №2,
в.5/2006,
стр.79.
1
Фирма «DS-Controls», г. Великий Новгород
Каталог
2001.
Двухпозиционное регулирование температуры смеси в реакторе Р2.
(100-150)
0C
ПГ Метран, г. Челябинск
Каталог №2,
в.5/2006,
стр.79.
8-2
ПГ Метран, г. Челябинск
Каталог
2001, стр.320.
1
ЗАО
Теплоавтоматика, г.Москва
Каталог 2006.
| 1 | 2
| 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 9-1 |
САР температуры Целевого продукта в трубо- проводе на выходе из теплообменника (использование байпаса). | 700C | На трубо- проводе целевого продукта проводе на выходе из теплообменника | Интеллектуальный преобразователь температуры . Выходной сигнал (4-20)mA/HART, НСХ Pt 100 , диапазон измеряемых температур (-50,+200)0C. Доп. погр. анал. сигн. 0,50C, цифр. сигн. 0,40C. | Метран-286- Exia | 1 | 1 | ПГ Метран, г. Челябинск | Каталог №2, в.5/2006, стр.79. |
| 9-2 | На байпасе | Регулирующий клапан с пневмоприводом АТА – 7. Нормально закрытый, Dу = 100 мм. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход (4-20) mA. Класс проточки ANSI: VI Коэффициент пропускной способности принятый: Cv = 310. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите ExiaIICT4 . | Камфлекс, серия 35-30232 4700Е (8013) | 1 | 1 | Фирма «DS-Controls», г. Великий Новгород | Каталог 2001. | ||
| 10-1 10-2 |
Подачи компонента А . | 5 МПа | По месту | Интеллектуальный датчик избыточного давления. Выходной сигнал (4-20)mA/HART; диапазон измеряемых давлений (1,0-16) МПа. Доп. погр. 0,1%. | Метран-100-ДИ, Модель1162, Код МП2, Вн | 1 | 1 | ПГ Метран, г. Челябинск | Каталог №2, в.5/2006, стр.79. |
| 24-2 | По месту | Клеточный клапан, нормально закрытый. Ду (50-400) мм, Ру (1,6-42) МПа, температура раб. среды (-196,+566) 0C. Управляющий сигнал (4-20) mA (или (0,02-0,1) мПА). | Клеточный клапан Серии 41005 | 1 | 1 | Yokogawa Electric-дс контролз | Каталог Prime group, 2007. | ||
| 25-1 |
Схема 46. Дозатор-плотномер. Дозирование эмульсии, суспензии, взвеси, тяжелых и высоковязких сред (сырая нефть, мазут, битум, гудрон) по величине массы заданной дозы (Дозатор Метран 1360, в комплекте дозатора – расходомер и клапан). Расходомер предназначен для измерения текущего и суммарного расхода дозируемой среды, а также плотности среды. Расходомер состоит из кориолисового сенсора (см. модели ниже), устанавливаемого на трубопроводе, и электронного блока (преобразователей Micro Motion серии 1000 или 2000), который может быть установлен как непосредственно на сенсоре, так и на удалении до 300 м на щите КИП. Сенсор расходомера имеет фланцевое либо иное (по спецификации заказчика) соединение с трубопроводом. Электронный блок имеет токовый выход (4-20) мА, а также цифровой выход Modbus, по которому передается информация о текущем и накопленном расходах и плотности. Клапан предназначен для подачи и отсечения подачи дозируемой среды. Клапан управляется двумя дискретными сигналами "Открыть" и "Закрыть". Контроллер выполняет функции подсчета импульсов от расходомера; подсчета отпущенных доз; сравнения расхода дозируемой среды и уставки дозы; выдачи сигналов на открытие и закрытие клапана. Для управления клапаном имеются встроенные реле. После подачи сигнала на отпуск дозы контроллер открывает клапан и начинает получение информации по расходу от расходомера. По достижении заданной уставки дозы контроллер закрывает клапан. В данном примере задействованы два дозатора Метран 1360 с разными сенсорами. Оба дозатора управляются от одного контроллера. Панель оператора (ПК) предназначена для местного управления отпуском дозы, задания уставки дозы, отображения количества отпущенной дозируемой среды и количества отпущенных доз.
Модели сенсоров доза жидкости (кг). CMF010, CMF010P,CMF025 2 CMF050 4 Метран-360 R050S, R050F, CMF100 20 Метран-360 R100S, R100 F 100 CMF200 200 CMF300, CMF300A 400 Метран-360 R200S, R200F 1000
Схема 47. Дозирование сыпучих и кусковых материалов (по массе заданной дозы). Дозатор может использоваться как однокомпонентный или многокомпонентный при последовательно дозируемых разных видах материалов в одно грузоприёмное устройство (ёмкость). Дозатор даёт в РСУ и ПК информацию о текущем значении массы материала в весовом бункере и принимает управляющие сигналы дозирования от РСУ (включение электродвигателя для работы питателя и открытие клапана на линии подачи управляющего воздуха для открытия затвора бункера, предусмотрена световая сигнализация). Отсчётное устройство - цифровое табло контроллера. Число циклов дозирования в час - не менее 30, кусковатость дозируемого материала (5 – 50) мм. Тип питателя, загружающего бункер и поставляемого с дозатором - электровибрационный. Затвор бункера челюстного типа с пневмоприводом . Дозатор по способу установки - стационарный. Ниже приведены разновидности дозаторов этого типа, пределы дозирования и габариты:
4310 Д-0,05 0,05 т 1170x890x620 мм 4310 Д-0,1 0,1 т 1170x890x620 мм 14310 Д-0,2 0,2 т 1170x890x620 мм.
УРОВЕНЬ Содержание раздела по СУХТП в дипломной работе. Метрологическая проработка дипломных научно-исследовательских работ студентов. Изложены требования к обязательному разделу студенческих научно - исследовательских работ (курсовых, дипломных) "Метрологическая проработка”. Приведены форма акта метрологической проработки, порядок и правила его заполнения, перечень нормативных документов. Включение раздела «Метрологическая проработка" в курсовые и дипломные работы способствует повышению уровня метрологической культуры студентов, что влечет за собой повышение общего научно-технического уровня исследования, его экономической эффективности. При выполнении данного раздела может быть полезна следующая литература:
1. Правила измерения расходов газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами: РД 50-213-80. М.: Издательство стандартов, 1982.- 320 с. 2.Новицкий П.В.,Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений Л.: Энергопромиздат. 1985.- 248с. 3. Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. Сборник задач и вопросов по теплотехническим измерениям и приборам: Учебное пособие для ВУЗов.- 2-е изд., - М: Энергоатомиздат, 1985. -328 с. 4. Метрологическая проработка дипломных научно-исследовательских работ студентов. Методические указания. Ю.А. Пустовойт, И.А. Дюдина, В.П.Ившин, А.И. Леманов, Е.А. Желтова: Казан.гос.технол. ун.-т. Казань, 1993, 43 с. 5.ГОСТ 8.011-72. Показатели точности измерений и формы представления результатов измерений. 6.ГОСТ 8.207-76 Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. 7.ГОСТ 8.009-84. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений
Пример. На разрывной машине ЗИП модели 2001 определяли разрушающее напряжение при растяжении. Испытания проводиться в соответствии с ГОСТ 11262-76 (Ваш ГОСТ, естественно, может быть совершенно другим). Величина нормального напряжения материала образца, при котором происходит разрыв образца, определяется по формуле:
где: Р [н] -нагрузка, при которой происходит разрыв; Данные по испытуемым образцам: лопатка типа А. образцы вырублены стандартным ножом. Систематическая погрешность средства измерения ширины "b" лопатки составила +0,04 см., а толщины "h" соответственно +0,02 см. Испытания проводились при температуре окружающей среды +21 °С. Это соответствует регламенту испытаний. Погрешность определения разрывной нагрузки Р не должна превышать 0,3 кГс, ширины ''b" –0,04 см , толщины “h”–0,04 см. Это условия стороны, заинтересованной в данных испытаниях. Количество наблюдений 5. Необходимо по проведенным испытаниям образцов определить величину и погрешность нормального напряжения на разрыв Итак, необходимо определить погрешности прямых измерений с многократными наблюдениями величин: P, b, h и величину погрешности косвенного измерения
Алгоритм исследования 1. Используя ГОСТ 8.207-76, рассчитать погрешности прямых измерений величин Р, b, h при одной и той же доверительной вероятности Р, заполнив соответствующие таблицы по каждой из этих величин. Данный ГОСТ регламентирует основные положения методов обработки результатов наблюдений и оценивания погрешностей результатов измерений. 2.Рассчитать погрешность косвенного измерения величины 3. Заполнить 15 граф акта метрологической проработки в соответствии с системой СИ.
4. Сравнивая результаты расчетов погрешностей величин Р, b, h с их допустимыми погрешностями, сделать выводы о соответствии рассчитанных погрешностей допустимым; результаты этих выводов занести в графу 16 акта В графу 16 для параметра
Решение поставленной задачи. Измерение величины нормального напряжения
Расчёт погрешности прямых измерений величин Р, b , h .
Результаты наблюдений, см | Исправленные результаты наблюдений Х i см |
Отклонение и их квадраты | ||||||
Хi –  , см
| (Хi –   )2, см2
| ||||||||
| 0,627 0,628 0,627 0,630 0,630 | 0,587 0,588 0,587 0,590 0,590 | -0,001 0,000 -0,001 0,002 0,002 | 1,10-6 0,00 1,10-6 4,10-6 4,10-6 | ||||||
 =0,588 см
| 
| ||||||||
при доверительной вероятности Р = 0,95.
.
.
записать также общий вывод – рекомендацию о целесообразности использования данного набора средств измерений для измерения 
в образце относится к косвенным измерениям. При этом величины Р, b, h, определяются прямыми измерениями с многократными наблюдениями. Определение погрешностей прямых измерений осуществляется в соответствия с правилами ГОСТ 8.207-76. Итак, рассмотрим положения ГОСТа на данном примере.
В соответствии с ГОСТ 8.207-76 имеем b=(0.588±0.033)см, Р=0,95.
Соответственно 
=5,6%.
Результаты наблюдений , см
Исправленные результаты наблюдений Х i см
Отклонение и их квадраты
, см
)2, см2
=0,173 см
В итоге в соответствии с ГОСТ 8.207-76 получаем ∆=0,33*10-1 см, т.е.
h=(0.173±0.033) см, Р=0,95.
Соответственно получим 
=19,1%.
Если необходимо уменьшить доверительный интервал в «Z» раз ,то , как следует из формулы для 
S( 
) , необходимо увеличить количество наблюдений примерно в «Z 2» раз . В особых случаях, имеющих при измерении отрицательные последствия для здоровья людей , принимают доверительную вероятность P = 0,99 и выше , что приводит к увеличению доверительного интервала .
Определение погрешности косвенного измерения величины 
.
Величину относительной погрешности косвенного измерения 
находим по формуле
,
где 
=1,1 при Р = 0,95. В итоге получим
.
Используя средние арифметические значения, находим 
,
откуда получаем абсолютную погрешность косвенного измерения. Так как:
то 
.
Итак , окончательный результат:
, P=0,95.
В системе СИ соответственно
, P=0,95.
Все результаты расчётов заносятся в акт метрологической проработки .
Порядок заполнения акта метрологической проработки.
Метрологический анализ позволяет производить обоснованный выбор технических средств обеспечивающих требуемую точность измерений, поэтому его проведение является неотъемлемой частью выполняемой научно – исследовательской работы.
Заголовок. Указать наименование темы, сформулировать целевое назначение получения измерительной информации, указать дату проведения экспериментов. Заполнить акт, составленный по специальной форме, содержащий ряд разделов, каждый из которых включает в себя несколько граф. При этом следует руководствоваться нижеследующими рекомендациями.
Контролируемые величины: графы (1-5).
Графа I. Наименование величины, обозначение. Следует перечислить все величины подлежащие прямым и косвенным измерениям и характеризующие технологический процесс или состояние исследуемой системы. При необходимости в графу включают величины, необходимые для контроля конкретных условия проведения исследовательской работы (температуру окружающей среды, барометрическое давление, относительную влажность и т.п.).
Графа 2. Единица измерения. Записываются единицы измерения измеряемых (контролируемых) величин в системе СИ.
Графа 3. Диапазон ожидаемых значений. Записывают возможные наименьшие и наибольшие значения контролируемых величин, предусмотренные планом проведения эксперимента.
Графа 4. Допустимая погрешность. Указывает пределы погрешностей измерения, определяемые требованиями технического задания на проведение исследования.
Графа 5. Краткая характеристика измерения. Необходимо указать вид, метод и режим измерения. Как известно, виды измерения бывают: прямые, косвенные, совокупные, совместные. Методы прямых измерений в свою очередь, подразделяются на метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой. Метод сравнения с мерой может быть: дифференциальным нулевой, противопоставления, замещения, совпадений.
Характеристика применяемых средств контроля (графы: 6 - 11).
Эту часть акта заполняют при известном наборе средств измерений и оборудования, обеспечивающим контроль и проведение эксперимента в соответствии с графами 3 и 4.
Графа 6. Наименование, тип, заводской номер, год выпуска. Указывают наименование, тип, заводской номер и год изготовления, которые содержаться в паспортах, выпускных аттестатах и инструкциях на средства измерения.
Графа 7. Диапазон измерений. Указывают диапазон шкалы прибора или пределы его измерения.
Графа 8. Нормируемые метрологические характеристики. Указывается класс точности или величина приведённой относительной погрешности, цена деления шкалы прибора, вариация. При необходимости в этой графе приводят также динамические характеристики (постоянную времени, инерционность) средств измерений. При отсутствии полных данных в графе 8 обязательно следует указать те характеристики, которые позволяют судить о пригодности (соответствии) средства измерения для решения конкретной задачи [5].
Графа 9. Условия измерений. Отмечают соответствие условий проведения измерений эксплуатационным паспортным условиям средств измерений.
Графа 10. Дата последней госпроверки. Указывается дата последней госповерки.
Графа 11. Межповерочный интервал.
Назначается периодичность поверки средств измерений в соответствии с ГОСТ 8.002-86
| |
(см. таблицу 5).
Таблица 5
|
|
Продолжение таблицы 5
Обработка результатов измерений (графы 12-14).
Графа 12. Характеристика способа обработки. Указывают, что производилась обработка прямых измерений с многократными наблюдениями (каких именно) и косвенных измерений (каких именно), либо одного из этих или других видов (каких именно) и в соответствии с каким ГОСТ.
Графа 13. Средства обработки. В качестве средств обработки результатов измерений могут быть указаны различные конкретные типы ЭВМ, калькуляторов, логарифмическая линейка и т.п. Графа 14. Метрологическая оценка измерений. Оформление результатов измерений следует проводить по ГОСТ 8.011-72 . Результаты измерений предоставляют в форме 
,
где: 
– результат измерения; 
– границы погрешности результата измерения; Р – доверительная вероятность. Следует указать и относительную погрешность измерения.
Графа 15. Специальные требования по охране труда. Перечисляют необходимые условия проведения измерений, если работа сопряжена с опасностью (химической, электрической и др.). Следует указать виды защиты, средства ограждений и т.п.
Графа 16. Примечание (выводы рекомендации). Заполняется автором научно – исследовательской работы. Сравнивается допустимая погрешность по заданию (графа 4) с полученной погрешностью по расчёту (графа 14). Делается соответствующий вывод. В этой графе так же консультант по метрологии отмечает достоинства и недостатки метрологического обоснования, степень соответствия данных акта цели НИРС.
Все результаты расчётов соответственно занесены в акт метрологической проработки (см. приложение).
Приложение
АКТ
метрологической проработки экспериментального определения нормального напряжения при исследовании образца (лопатки) типа А на разрыв ( от 20.02.08).
Таблица
Контролируемые величины
| Наименован.величины, обозначение | Единица измерения (в старой системе) в системе СИ | Диапазон ожидаемых значений | Допустимая погреш -ность | Краткая характеристика измерений , ГОСТ, ОСТ, ТУ, и т.д. |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Нагрузка P | (кгс) Н | (14 – 16) 137 – 157 | (0,8) 7,85 | Прямое измерение: метод непосредственной оценки: статический режим ГОСТ 11262-76 |
| Ширина лопатки b | см | 0,5 – 0,7 | 0,04 | Прямое измерение: метод непосредственной оценки: статический режим ГОСТ 11262-76 |
| Толщина лопатки h | см | 0,1 – 0,2 | 0,04 | Прямое измерение: метод непосредственной оценки: статический режим ГОСТ 11262-76 |
Нормальное напряжение 
| (кгс/см2) (Н/см2) | (110 – 180) 1100 – 1800 | Косвенное измерение |
|
Диапазон измерений | Нормир. метролог. ха – рактеристики | Условия измерений | Дата посл. госповерк | Межповер. интервал | |||
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | ||
| Разрывная машина ЗИП модель 2001г. выпуска | (0 – 50) 0 – 490 | Цена деления шкалы 0,1 кгс доп. погр. 1% т.е. (0,5кгс) | (15 – 25)0С | 5.1.08 | 1 год | ||
| Записывать данные из паспорта | (15 – 25)0С | 5.1.08 | 1 год | ||||
| Записывать данные из паспорта | (15 – 25)0С | 5.1.08 | 1 год | ||||
|
|
| ||||||
Продолжение таблицы
Пример.
Велосипедист едет со средней скоростью
где s и 
(путь и время ) – технические измерения. Тогда запишем
Соответственно 
Студенту предлагается самому закончить решение этой задачи.
Заключение
Средства автоматизации динамично совершенствуются, а в учебниках своевременно не отслеживаются изменения в отечественном и зарубежном приборостроении, поэтому авторы пособия предлагают изучать конкретные устройства по каталогам реальных отечественных и зарубежных фирм, имеющимся на электронных дисках компьютерной библиотеки кафедры автоматизированных систем сбора и обработки информации (АСС и ОИ) университета. Как показала практика, приближение действий студента к реальным условиям выбора средств автоматизации повышает интерес к освоению курса и к особенностям технологии выбранной специальности
Учебное пособие предоставляет студентам алгоритм самостоятельных действий по усвоению курса «Системы управления химико-технологическими процессами» (СУХ'ТП) в объеме действующих программ ОПД Ф.07, ОПД Ф.09. Авторы надеются, что цель – помочь студентам выполнить раздел по дисциплине СУХТП в курсовых и дипломных проектах и в дипломных работах, в данном пособии достигнута.
Ограниченный объем пособия не позволил охватить особенности автоматизации процессов и аппаратов в специальных отраслях промышленности, что должно быть учтено в последующих методических разработках по курсу. Одновременно насущную необходимость приобретает вопрос написания учебника по лекционному курсу, увязывающего актуальные вопросы внедрения микропроцессорной техники в различных отраслях химической технологии, обосновывающего необходимость ускорения модернизации существующих систем автоматизации на морально устаревшей технике.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр
Предисловие………………………………………………………...................... .3
Введение……………………………………………………………………………3
Рекомендации по выполнению раздела
по СУХТП в курсовом (дипломном) проекте…………………………… 7
Условные обозначения технических средств
автоматизации (ТСА) в функциональных схемах…………………………. .7
Содержание раздела по СУХТП в курсовом
(дипломном) проекте……………………………………...................................18
Технологический регламент (оформление таблиц 1 ,2)………………….22
Атлас типовых функциональных схем контроля и регулирования
технологических параметров……………………………………………… 24
Спецификация технических средств автоматизации…………………… 47
Описание функционирования схем
автоматического контроля и регулирования
параметров технологического процесса………………………………… 70
2. Содержание раздела по СУХТП в дипломной работе.
«Метрологическая проработка дипломных
научно – исследовательских работ студентов.»……………………… 86
Алгоритм исследования. ………………………………………………………… 87
Порядок заполнения акта метрологической проработки ………………………92
Акт………………………………………………………………………………… 95
Оценка погрешности прямых и косвенных
технических измерений………………………………………………………… .98
Заключение...........................................................................................................100
Учебное издание
Ившин Валерий Петрович,
Дюдина Ирина Александровна,
Фафурин Андрей Викторович .
Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах.
|
|
Ответственный за выпуск доцент кафедры АССиОИ Терюшов И.Н
.
Лицензия № 020404 от 6.03.97
Подписано в печать 10.3. 2008. Формат 60*84 1/8
Бумага писчая. Печать RISO. 6,04 усл. печ л
6,5 уч.- изд.л. Тираж 100 экз. Заказ
Издательство Казанского государственного технологического университета
Офсетная лаборатория Казанского государственного университета
420015, Казань, ул.К.Маркса, д.68
Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах.
Учебное пособие
|
|
2008
Ившин
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
| |
В.П. Ившин И.А. Дюдина А.В. Фафурин
Дата: 2019-04-23, просмотров: 596.
