Автоматизация бака–растворителя плава с разработкой АСР уровня в баке–растворителе плава

1. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования
«САНКТ–ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»
Кафедра автоматизации технологических процессов и производств
Выпускная квалификационная работа
«Автоматизация бака–растворителя плава с
разработкой АСР уровня в баке–растворителе
плава»
Выполнил: студент группы 7-551
Лапушкин Михаил Андреевич
Руководитель: к.т.н., доцент каф. АТПиП
Вагизов Марсель Равильевич
Санкт-Петербург
2025

2. Цели и задачи ВКР

Целью
выпускной
квалификационной
автоматизация бака-растворителя плава СРК
работы
является
Для достижения поставленной цели актуальной становится задача
повышения качества регулирования за счет разработки АСР уровня в баке–
растворителе
плава
путем
применения
современных
средств
автоматизации и разработки эффективной системы автоматизации
2

3. Технологическая схема бака–растворителя плава

3

4. Технические характеристики бака–растворителя плава

Параметры
Значение
Объем рабочий, м3
80
Материал бака
12х18РН10Т/5
Высота рабочего уровня, мм
2000 - 2200
Мешалка, шт
Частота
вращения
2
мешалки,
0,5
об/мин
Мощность электродвигателя, кВт
20
Напряжение, кВ
0,38
4

5. Техническая структура АСР уровня в баке – растворителе плава

АРМ - автоматизированное рабочее место оператора;
ПИМ - пневматический исполнительный механизм
5

6.

Технические средства АСР уровня
в баке–растворителе плава
Пневматический
исполнительный
механизм пневмоцилиндры
ECOLIGHT, исполнение с
проходным штоком
серия 1390
Волноводный радар Rosemount Серия 5300
Максимальный диапазон измерений уровня 50 м.
Погрешность измерений ± 3 мм.
Выходной сигнал 4–20мА HART протокола;
Контроллер
КР-500М
6

7. Алгоритмическая структурная схема АСР уровня

Wип(p) – передаточная функция датчика уровня Rosemount Серия
5300;
Wоб.(p) - передаточная функция объекта по каналу управления;
Dр(z) - передаточная функция регулятора;
Wим(p) - передаточная функция исполнительного механизма;
Wро(p) - передаточная функция регулирующего органа;
Fзщ - расход зеленого щелока из бака - растворителя плава;
L – уровень в баке - растворителе плава.
7

8. Анализ качества управления АСР уровня

L, м
Время регулирования tрег 1024 с;
Статическая ошибка = 0;
Перерегулирование σ= 0%
Затухание на период колебаний 100%;
Число колебаний = 0.
t, c
8

9. Функциональная схема автоматизации бака-растворителя плава

9

10. Техническая структура модернизированной АСУ бака – растворителя плава

10

11. Спецификация технических средств автоматизации модернизированной АСУ бака – растворителя плава

Поз.
1
1-1
Наименование и техническая
характеристика
2
Электромагнитный расходомер.
Минимальная
электропроводность 5 мкСм/см.
Скорость потока до 10 м/с,
погрешность 0,5%. Выходной
сигнал 4-20 мА.
переменного
2-1, 5- Расходомер
перепада давления, в составе:
1, 10диафрагма камерная. Выходной
сигнал 4-20 мА.
1
3-1, 7- Датчик давления, погрешность
0,25%. Выходной сигнал 4-20
1
мА.
Датчик температуры, термометр
сопротивления
платиновый,
4-1
0,25% погрешность, диапазо 50…+550 0С
6-1,
14-1
11-1
12-1
Датчик температуры, термометр
сопротивления платиновый, 0,5%
погрешность, диапазо -0…+200
0С
Датчик
гидростатического
давления (уровня), погрешность
0,075%,
ЖК-индикатор
с
возможностью
использования
локального
интерфейса
оператора
Система
непрерывного
экологического
мониторинга
выбросов технологии NDIR,
погрешность 0,1 %
Тип, марка
Завод
3
4
ADMAG AXR
SIGNUM,
Россия
Ед.
Кол-
изм.
во
5
6
1
2
Измеритель
3
4
5
6
шт.
1
шт.
6
шт.
4
шт.
2
концентрации
ультразвуковой бесконтактный
для измерения относительной
шт.
1
концентрации,
13-1 выявления
плотности
смены
химически
Метран-100-ДД
ПГ "Метран"
шт.
и
фаз
Flexim PIOX S
агрессивных,
Flexim,
Германия
коррозионных, абразивных или
3
чистых
жидких
сред,
погрешность 0,1 %
Метран-150
ПГ "Метран"
шт.
2
2-2,
5-2,
ТСПУ -2700
ПГ "Метран"
шт.
1
7-2,
9-1,
Позиционер цифровой
Neles NDX
MDX,
Россия
10-2,
ТСПУ -276
ПГ "Метран"
шт.
2
11-2
2-3,
Метран -150L
ПГ "Метран"
шт.
1
5-3,
Пневматический
7-3,
тельный механизм
ЭЛ-Скада,
Россия
шт.
10-3
1
1390
11-3
9-2,
EL-SCADA-AL950B
исполни- ECOLIGHT серии
Исполнительный
вентилятора,
механизм
асинхронный
трехфазный двигатель
АИУ И2- 160/380
УХЛ4
Pneumax
Group,
Италия
ПЭ
Энергоснаб
-комплект
11

12. Выводы и заключение

• На основе проведенного обследования показана необходимость модернизации
существующей системы автоматизации бака–растворителя плава, в частности, АСР
уровня в баке.
• Разработаны функциональная схема автоматизации бака–растворителя плава и
спецификация к ней.
• Выбраны технические средства автоматизации, обеспечивающее высокоточное
измерение параметров бака–растворителя плава.
• Разработана схема технической структуры АСР уровнем в баке-растворителе
плава на основе КР-500М.
• Составлена алгоритмическая схема АСР уровнем в баке-растворителе плава.
• Выполнен синтез и моделирование контура регулирования уровня в бакерастворителе плава в пакете Matlab Simulink. Проведена оценка качества
управления по переходной характеристике и оценка эффективности предложенной
АСР.
12

13.

Спасибо за внимание!
13