Автоматизация процесса нитрования пиридона

Санкт-Петербургский государственный технологический

институт

(Технический университет)

Кафедра автоматизации процессов химической промышленности.

“Автоматизация процесса нитрования пиридона”.

Пояснительная записка к курсовому проекту по учебной дисциплине

“Проектирование систем автоматизации ”.

Выполнил студент 891 гр. :

Солнцев П.В.

Руководитель:

Новичков Ю.А.

Санкт-Петербург

2004

Оглавление.

Исходные данные. 3

Введение. 3

1. Описание технологического процесса. 5

2. Описание УВК. 5

3. Основные решения по автоматизации. 9

4. Разработка принципиальной схемы автоматизации. 10

5. Компоновка средств автоматизации на щитах. 10

6. Построение электрических схем автоматизации. 10

7. Схемы внешних проводок. 11

Список использованной литературы: 13

Приложения.

Исходные данные для проектирования.

1 Расходы (объёмные):

1. хладоагента в рубашках реактора и стаб-ра Gхл = 3,8 м3/час

1.2 кислоты на входе реактора Gк = 0,3 м3/час

2. нитромассы на выходе из реактора Gвых = 1,3 м3/час

3. пиридона на входе реактора Gп = 1 м3/час

4. воды на входе стабилизатора Gвод = 2,6 м3/час

5. готовой смеси на выходе стабилизатора Gкон = 2,6 м3/час

1. Концентрации азотной кислоты

1. на входе в реактор Скн = 0,6 кмоль/м3

2. на выходе из реактора Скк = 0,132 кмоль/м3

2. Объёмы

1. реактора V = 6 м3

2. жидкой фазы в реакторе с коэффициентом заполнения 0,8

Vж = 0,8*6 = 4,8 м3

3. Температуры:

4.1 нитромассы на выходе реактора ?1 ’ 410C

4.2 смеси на выходе из стабилизатора ?2 ’ 200C

4.3 хладоагента на выходе из реактора ?1хлк ’ 150C

4.4 хладоагента на выходе из стабилизатора ?2хлк ’ 210C

4. Порядок реакции n = 1

5.1 нитромассы в реакторе L1 = 1,5м

5.2 воды в сбросной ёмкости L3 = 3м

5.3 смеси в стабилизаторе L2 = 1,5м

5. Вакуум

6.1 в линии отвода окислов 300 гПа

Введение.

Автоматизация технологических процессов является одним из решающих

факторов повышения производительности и улучшения производственного

процесса. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или

иной степени оснащаются средствами автоматизации.

В данной курсовой работе разрабатывается проектная автоматизация

процесса нитрования пиридона.

Целью курсового проекта является разработка функциональной схемы

автоматизации, компоновка средств автоматизации на щитах и пультах,

построение и оформление электрических и пневматических схем автоматизации,

выполнение схем внутренних и внешних проводок.

1. Описание технологического процесса.

В качестве объекта автоматизации рассматривается реактор полного

смешения непрерывного действия с рубашкой и мешалкой (рис 1).

Смесь пиридона с уксусным ангидридом (с параметрами Gп, ?п, Срп)

подаётся на вход реактора (1). Туда же подаётся азотная кислота (с

параметрами Gк, ?к, Скн, Срк). Процесс идёт при температуре ?1; съём тепла

осуществляется подачей холодной воды (с параметрами Gхл, ?хлн, Срхл) в

рубашку реактора. Из реактора нитромасса (с параметрами Gвых, ?вых, Скк,

Срвых) поступает в стабилизатор (2), где охлаждается холодной водой до

температуры ?2 и разбавляется водой в соотношении 1:2, после чего идёт на

стадию кристаллизации (с параметрами Gсм, ?см, Срсм).

На случай аварии предусмотрена сбросная ёмкость (3), заполненная

водой. Все аппараты, содержащие азотную кислоту, соединены с ловушкой

окислов азота (4) и линией разряжения.

Процесс нитрования пиридона протекает при температуре ?1, давлении Р и

уровне жидкости h1. Азотная кислота является ключевым компонентом. Расход

уксусного ангидрида с пиридоном определяется производительностью

предыдущего аппарата и по нему действует возмущение.

1- реактор полного смешения непрерывного действия; 2 – стабилизатор; 3

– сбросная ёмкость; 4 – ловушка окислов азота.

Рисунок 1 - Технологическая схема процесса нитрования пиридона.

2. Описание УВК.

В качестве управляющего вычислительного комплекса (УВК) в

данном проекте выбран контроллер Matsushta FP2.

Matsushta FP2 ( это компактный многоканальный многофункциональный

высокопроизводительный микропроцессорный контроллер, предназначенный для

автоматического регулирования и логического управления технологическими

процессами. Контроллер предназначен для построения управляющих и

информационных систем автоматизации технологических процессов малого и

среднего (по числу входов-выходов) уровня сложности и широким динамическим

диапазоном изменения технологических параметров, а также построения

отдельных подсистем сложных АСУ ТП, обеспечивая при этом оптимальное

соотношение производительность/стоимость одного управляющего или

информационного канала.

В составе контроллера FP2 имеются модули выхода на сеть PROFIBUS FMS

(для систем управления высокого уровня – универсальный модуль FP2-FMS/DP-M)

и PROFIBUS DP (для управления распределенными полевыми устройствами от

простых модулей до контроллеров FP1 и FP0 - модуль FP2-DP-M). Универсальный

модуль FP2-FMS/DP-M может поддерживать работу обеих сетей одновременно.

Количество станций в сети –до 125.

В кросс-платы может быть установлено до 2 модулей PROFIBUS; скорость

передачи – от 9,6 кбит/с (расстояние – до 1200м без репитера и 4800м – с

репитером) до 12Мбит/с (расстояние – до 100м без репитера и 400м – с

репитером). Порт – 9-контактное гнездо в стандарте RS485

В состав контроллера Matsushta FP2 входят: центральный

микропроцессорный блок контроллера, блок питания, от 5 до 14 плат

расширения и ряд дополнительных блоков. Кросс плата предназначена для

увеличения числа входов-выходов контроллера. Контроллер Matsushta FP2

является проектно - компонуемым изделием. Его состав и ряд параметров

определяются потребителем и указываются в заказе. Контроллер имеет

встроенную самодиагностику, средства сигнализации и идентификации

неисправностей, в том числе при отказе аппаратуры, выходе сигналов за

допустимые границы, сбое в ОЗУ, нарушении обмена по сети и т.п. Для

дистанционной передачи информации об отказе предусмотрены специальные

дискретные выходы.

Конкретный состав остальных изделий оговаривается в заказе.

МОДУЛИ ВВОДА/ВЫВОДА

1. Модули ввода дискретных сигналов постоянного тока.

Контроллер FP2 имеет в своем составе модули расширения для ввода

дискретных сигналов: FP2-16XD2 (с клеммным соединителем с линиями

датчиков) и FP2-64XD2 (с разъемом) – рис.4. Эти модули имеют соответственно

16 и 64 канала. Кроме того, дискретные сигналы (64 линии) могут быть поданы

на специализированный модуль ЦПУ FP2-C1D. Характеристики модулей приведены

в табл.1

Табл.1. Характеристики модулей дискретного ввода.

|Характеристика |Модуль FP2-16XD2 |Модуль FP2-64XD2; |

| | |ЦПУ FP2-C1D |

|Число каналов |16 |64 (2 группы по 32) |

|Гальваническая развязка |Оптронная |Оптронная |

|Номинальное Uвх, В |12 - 24 |24 |

|Максимальный Iвх, мА |10 |5 |

|Потребляемый модулем ток от | | |

|источника питания контроллера, |80 |100 |

|мА | | |

2. Модули вывода дискретных сигналов постоянного тока.

Модули вывода дискретных сигналов представлены более широко: это прежде

всего модули вывода FP2-Y16T и FP2-Y16P - 16 каналов с клеммным

соединителем и открытым коллектором на npn и pnp транзисторах

соответственно. Аналогичные модули на 64 канала с разъемами: FP2-Y64T и FP2-

Y64P. Кроме того, в комплекте модулей УСО FP2 имеются релейные модули

вывода FP2-Y6R (6 каналов) и FP2-Y16R (16 каналов). Характеристики модулей

приведены в табл.2

Табл.2. Характеристики модулей вывода дискретных сигналов

|Характеристика |Модули |Модули |Модули |Модули |

| |FP2-Y16T, |FP2-Y64T, |FP2-Y6R*) |FP2-Y16R*) |

| |FP2-Y16P |FP2-Y64P | | |

|Число каналов |16 (2x8) |64 (2x32) |6 (3x2) |16 (2x8) |

|Гальваническая развязка |Оптронная |Оптронная |Оптронная |Оптронная |

|Напряжение нагрузки | | |250 (AC), |250 (AC), |

|(внешнего источника), В |5 - 24 |5 - 24 |30 (DC) |30 (DC) |

|Максимальный ток нагрузки,|0,6 |0,1 |5 |2 |

|А | | | | |

|Ток потребления от | | | | |

|источника питания |100 |250 |70 |120 |

|контроллера, мА | | | | |

|*) Внимание. Для питания реле эти модули требуют дополнительного источника |

|напряжения 24В DC (см. рис.6Б) |

3. Модули ввода/вывода дискретных сигналов постоянного тока.

В составе FP2 есть комбинированные модули ввода/вывода FP2-XY64D2T и

FP2-XY64D2P. Модули имеют по 32 канала на вход и выход с разъемом для

соединения с внешними устройствами и характеристиками, по входам

совпадающими с характеристиками модулей FP2-64XD2, а по выходам – с

модулями FP2-Y64T, FP2-Y64P.

4. Модули ввода аналоговых сигналов постоянного тока.

Аналоговые сигналы в FP2 принимаются отдельным модулем УСО FP2-AD8

(8 каналов) и специализированным ЦПУ (для малых систем) FP2-C1A (4 канала

на ввод и 1 на вывод). Оба модуля имеют клеммный блок для соединения с

датчиками и характеристики, приведенные в табл.5. Каждый канал может быть

автономно настроен на любой допустимый диапазон входного напряжения, в том

числе на приме сигналов от термопар и термометров сопротивления, с помощью

переключателей на задней панели модулей. Модуль ЦПУ FP2-C1A может быть

установлен только на кросс-плате ЦПУ (а не на плате расширения)

Табл. 3. Характеристики модулей аналоговых вводов

|Характеристики |FP2-AD8 |FP2-C1A |

|Количество каналов | | |

|(автономная настройка каждого |8 |4 |

|канала) | | |

| |Напряжение |(10В; 2 – 5В; (100мВ |

| | | |

|Входной | | |

|сигнал | | |

| |Ток |(20мА; 4 – 20мА |

| |Термопара |S (0-15000C); L (-200+7000C); K |

| | |(-200+10000C); |

| | |T (-200+2500C); R (0-15000C) |

| |Термосопротивление |Pt100 (-100+5000C); Pt1000 (-100+100 0C) |

|Погрешность |1%; 16 бит |

|Гальваническая развязка |Между входами и внутренней схемой (между |

Страницы: 1, 2