Модернизация системы автоматизации узла полимеризации

Уважаемый председатель!

Уважаемые члены государственной экзаменационной комиссии!

Вашему вниманию представлен дипломный проект на тему «модернизация системы автоматизации узла полимеризации».

Современные технические средства автоматизации позволяют решать комплексное решение задач управления и значительно повысить эффективность производства. Существующие средства автоматизации не позволяют эффективно решать задачи оперативного управления и те системы, что построенное без учета возможности комплектов автоматизации и ограничивающее локальным контуром регулирования. Кроме этого аналоговые средства проигрывают цифровым в плане помехозащищенности, оперативности, обнаружения ошибок, диагностике и себестоимости. Недостатком системы является то, что средства автоматизации морально устарели и требуют замены. Предпосылкой модернизации системы управления  является усложнение технологических режимов, что влечет за собой введение новых оптимальных режимов управления, реализация которых, старой системой управления затруднена. Результатом этих мероприятий может быть существенная экономия материальных ресурсов, а также повышения качества продукции, что говорит об актуальности разрабатываемой темы.

На основании полученных с завода данных и проанализировав все возможности данной системы и сопоставляя вычислительные возможности и задачи контроллера была разработана технологическая, функциональная, принципиальная схемы автоматизации (рассказать все по функциональной схеме).

Основным параметром определяющим качество прядильного раствора является поддержание концентрации полимера. Регулирования этого параметра осуществляется за счет стабилизации уровня в реакторе полимеризации. В тоже время существенное влияние на этот параметр оказывает динамика на входе, а также температурная стабильность. Модернизация системы происходит за счет внедрения микроконтроллера, который осуществляет управление процессом и ЭВМ предназначенного для мониторинга и корректирования управляющих воздействий. Объектом управления процесса полимеризации является реактор непрерывного действия. Система уравнений, описывающая процесс полимеризации приведен на плакате, где в качестве выходного параметра выступает концентрация полимера. (показать формулы по модели ).  Полученная система регулирования была промоделирована в пакете МАТЛАБ. Из полученного графика переходного процесса видно, что перерегулирование в 16% не позволит реактору существенно снизить концентрацию полимера, что бы она вышла за допустимые пределы. Синтез регулятора проведён по желаемому показателю колебательности.

Техническая реализация предполагает решение задач регулирование за счет распределения параметров на функциональные блоки микроконтроллера ADAM 8000 . Комплектация микроконтроллера проводилась с учетом количества входных и выходных параметров. В процесс внедрены приборы с унифицированными выходами. Питание датчиков от внешнего источника =24В.

На основании функциональной и принципиальной схем разработана схема соединений и подключений внешних электрических проводок. Также разработана проектная документация на щит управления (показать чертёж). На приборы автоматизации и на щит управления составлена спецификация, которая приведена в приложении  пояснительной записки. Для ввода комплекта автоматизации в строй составлен график монтажных работ и сетевой график производства работ (кот. указан в прилож. к пояснительной записке).

В данном дипломном проекте было уделено особое внимание предмету технической диагностики. (показать чертёж 1).  Математическое описание было сформировано согласно состоянием элементов системы с помощью оценок от -1 до +1, а в качестве элементов для диагностики было выбрано следующее оборудование : Клапан на подаче нагретой реакционной смеси, датчик расхода, датчик уровня, датчик температуры, датчик давления. В виду взаимосвязи всех основных систем автоматического регулирования исследуемого объекта, а также доступности измерений физических значений этих элементов, и используя методы алгебры логики, можно выделить проверки необходимые для наиболее эффективного поиска неисправностей. Для диагностики были определены 5 проверок. Каждая проверка характеризуется ценой.

(показать чертёж 2). Из расширения матрицы состояний до взаимодействий, в виду взаимосвязи всех основных систем исследуемого объекта и на основании правил булевой алгебры из 5 приведеных проверок были отмечены лишь 3 (п3, п4, п5), которые мы сможем спроектировать далее на стадии проведения испытаний системы входящий в объект.

В рассмотренном выше алгоритме определение всех состояний, которые могут возникнуть при заданном исходном описании, а затем отыскание для каждого из этих состояний оптимальной проверки связано с известными вычислительными трудностями, особенно при большой размерности исходного описания. В определенной степени этих трудностей можно избежать, если использовать менее строгий, но более просто вычисляемый показатель эффективности синтезируемой программы. Таким, в частности, является информационно-стоимостной показатель. Исходное описание для объекта диагностирования задано в таблице. (показать чертёж 3). Использование информационно-стоимостного показателя подтверждает эффективность оптимизации количества проверок исходя из временных и стоимостных способов обнаружения неисправностей.

В качестве оптимальной проверки выбираем проверку , так как ей соответствует наибольшее значение информационно-стоимостного показателя.

В разделе «Мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности» указаны безопасные режимы работы системы, а также разработаны мероприятия по устранению травмирования рабочих высокими температурами, рассчитана предохраняющий клапан.

Мною рассчитаны экономические показали которые показывают эффективность и целесообразность модернизации.  После проведения модернизации годовой объем получаемого продукта останется на прежнем уровне. Ввиду того, что производственная мощность и планируемый объем не изменятся, коэффициент использования производственной мощности останется прежним. Полная себестоимость прядильного раствора снизится за счет экономии по  ресурсам, что повлечет за собой рост прибыли и рентабельности окончательной продукции. (показать чертёж).

Т.о. можно сделать вывод, что модернизация процесса полимеризации экономически целесообразна, т.к. снижается себестоимость продукта полимеризации и, как следствие, готового нитрона. Годовая экономия составит 32.250.000 руб. Срок окупаемости капитальных вложений составит 1,03 года.

У меня все.

Спасибо за внимание.

Прошу задавать вопросы.