Разработка проектной документации автоматизации процесса абсорбции циклогексана и циклогексанона

Заключение

В данной курсовой работе была разработана проектная документация автоматизации процесса абсорбции циклогексана и циклогексанона

Для осуществления поставленной задачи был проведен анализ процесса очистки конвертированного газа от СО₂ как объекта управления, определены основные каналы контроля и воздействия, выбрана общая структура системы управления, состоящая из основного контура стабилизации концентрации СО₂ в очищенном газе Q_цик= 0,1% путем изменения расхода раствора «бедного» и «полубедного» в абсорбер, и локальных систем управления: 4  контура регулирования уровня 1)в абсорбере, 2)в регенераторе нижней части,3) в регенераторе верхней части,4) в скруббере-охладителе, 1 контур стабилизации давления в скруббере.

Данная САУ процесса очистки конвертированного газа от СО₂ полностью соответствует технологической цели ведения процесса. На основании выбранной структуры управления была спроектирована функциональная схема автоматизации. Данная схема явилась основой для проектирования принципиальной электрической схемы, схемы внешних проводок и мнемосхемы для SCADA-системы и выбора вида щита.

Произведен выбор необходимых технических средств автоматизации и конфигурации контроллера MITSUBISHI FX3G. Выбор конфигурации зависит от количества аналоговых входов/выходов (AI25/AO8)  и дискретных входов/выходов (DI/DO=14). Потребовались 1 блок аналогового ввода/вывода 40MT/ESS (26 входов/17 выходов) ,дискретные вводы FX2N-16-ES/UL(14 входов) и дискретные выводы FX2N-16-EYR/UL(14 выходов) . С учетом габаритов контроллера и технических средств автоматизации устанавливаемых в щите, выбран щит ЩШ-ЗД-П(800×600)-УХЛ4-IP-31.

Выполнен расчёт надёжности по стандартам МЭК 61508 схемы САУ очистки конвертированного газа от СО₂ для температуры требований по исполнению функции безопасности.

В пакете iFix была создана мнемосхема для SCADA системы, которая обеспечивает необходимую визуализацию процесса, а также удобство в его управлении.

SCADA-система (Supervisory Control and Data Acquisition – сбор данных и диспетчерское управление) предназначена для отображения (визуализации) данных в производственном процессе и оперативного комплексного управления различными агрегатами, в том числе и с участием диспетчерского персонала. Мною была реализована SCADA-система процесса очистки конвертированного газа от СО₂. Был создан журнал возможных тревог и событий.

В связи с тем, что система автоматизации процесса очистки конвертированного газа от СО₂ является частью системы управления промышленным предприятием, то проект автоматизации должен быть увязан с проектом системы управления предприятием в целом.

Список использованных источников информации:

1. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. 2-е изд.-М.: Энергоатомиздат, 1990.

2. ГОСТ 21.404-85 предусматривает систему построения графических и буквенных условных обозначений по функциональным признакам.

3. ГОСТ 2.701-84, ГОСТ 2.702-75 и ГОСТ 2.708-81 определяют общие требования и правила выполнения схем.

4. РМ4-107-82 «Системы автоматизации технологических процессов. Требования к выполнению проектной документации на щиты и пульты»

5. ОСТ 36.13-76

6. ГОСТ 21.101-79

7. ГОСТ 2.105-79

8. ГОСТ 2.301—68, ГОСТ 2.303-68.

9. Барашко О.Г., Овсянников А.В. Проектирование систем автоматизации. Методические указания к практическим занятиям по одноименному курсу для студентов специальности 1-53 01 01 «Автоматизация технологических процессов и производств» — Мн.: БГТУ, 2006. — 56 с.

Приложение 1

Проводник	Откуда идёт	Куда поступает	Данные провода	Примечание
	Технические требования
	Таблица соединений выполнена на основании принципиальной схемы и схемы внешних проводок
301	ХТ 1:1	17.1:1	КВВГ 4´0.75
302	ХТ 1:2	17.1:2	КВВГ 4´0.75
303	ХТ 1:3	16.1:1	КВВГ 4´0.75
304	ХТ 1:4	16.1:2	КВВГ 4´0.75
305	ХТ 1:5	3.1:1	КВВГ 4´0.75
306	ХТ 1:6	3.1:2	КВВГ 4´0.75
307	ХТ 1:7	27.1:1	КВВГ 4´0.75
308	ХТ 1:8	27.1:4	КВВГ 4´0.75
309	ХТ 1:9	18.1:1	КВВГ 4´0.75
310	ХТ 1:10	18.1:2	КВВГ 4´0.75
311	ХТ 1:11	6.1:1	КВВГ 4´0.75
312	ХТ 1:12	6.1:2	КВВГ 4´0.75
313	ХТ 1:13	15.1:1	КВВГ 4´0.75
314	ХТ 1:14	15.1:2	КВВГ 4´0.75
315	ХТ 1:15	19.1:1	КВВГ 4´0.75
316	ХТ 1:16	19.1:2	КВВГ 4´0.75
317	ХТ 2:17	20.1:1	КВВГ 4´0.75
318	ХТ 2:18	20.1:2	КВВГ 4´0.75
319	ХТ 2:19	4.1:1	КВВГ 4´0.75
320	ХТ 2:20	4.1:2	КВВГ 4´0.75
321	ХТ 2:21	11.1:1	КВВГ 4´0.75
322	ХТ 2:22	11.1:2	КВВГ 4´0.75
323	ХТ 2:23	12.1:1	КВВГ 4´0.75
324	ХТ 2:24	12.1:2	КВВГ 4´0.75
325	ХТ 2:25	10.1:1	КВВГ 4´0.75
326	ХТ 2:26	10.1:2	КВВГ 4´0.75
327	ХТ 2:27	14.1:1	КВВГ 4´0.75
328	ХТ 2:28	14.1:2	КВВГ 4´0.75
329	ХТ 2:29	13.1:1	КВВГ 4´0.75
330	ХТ 2:30	13.1:2	КВВГ 4´0.75
331	ХТ 2:31	22.1:1	КВВГ 4´0.75
332	ХТ 2:32	22.1:2	КВВГ 4´0.75
333	ХТ 2:33	23.1:1	КВВГ 4´0.75
334	ХТ 3:34	23.1:2	КВВГ 4´0.75
335	ХТ 3:35	21.1:1	КВВГ 4´0.75
336	ХТ 3:36	21.1:2	КВВГ 4´0.75
337	ХТ 3:29	7.1:1	КВВГ 4´0.75
338	ХТ 3:30	7.1:2	КВВГ 4´0.75
339	ХТ 3:31	8.1:1	КВВГ 4´0.75
340	ХТ 3:32	8.1:2	КВВГ 4´0.75
341	ХТ 3:33	2.1:1	КВВГ 4´0.75
342	ХТ 3:34	2.1:2	КВВГ 4´0.75
343	ХТ 3:35	1.1:1	КВВГ 4´0.75
344	ХТ 3:36	1.1:2	КВВГ 4´0.75
345	ХТ 3:29	5.1:1	КВВГ 4´0.75
346	ХТ 3:30	5.1:2	КВВГ 4´0.75
347	ХТ 3:31	9.1:1	КВВГ 4´0.75
348	ХТ 3:32	9.1:2	КВВГ 4´0.75
349	ХТ 3:33	25.1:1	КВВГ 4´0.75
350	ХТ 4:34	25.1:2	КВВГ 4´0.75
351	ХТ 4:35	24.1:1	КВВГ 4´0.75
352	ХТ 4:36	24.1:2	КВВГ 4´0.75
352	ХТ 4:36	26.1:1	КВВГ 4´0.75
100	ХТ 4:37	26.1:2	КВВГ 4´0.75
101	ХТ 4:38	3.4:1	КВВГ 4´0.75
102	ХТ 4:39	3.4:2	КВВГ 4´0.75
103	ХТ 4:40	6.4:1	КВВГ 4´0.75
104	ХТ4:3	6.4:2	КВВГ 4´0.75
105	ХТ4:4	4.4:1	КВВГ 4´0.75
106	ХТ4:5	4.4:2	КВВГ 4´0.75
107	ХТ4:6	8.5:1	КВВГ 4´0.75
108	ХТ4:7	8.5:2	КВВГ 4´0.75
109	ХТ4:8	7.5:1	КВВГ 4´0.75
110	ХТ4:9	7.5:2	КВВГ 4´0.75
111	ХТ4:10	2.5:1	КВВГ 4´0.75
112	ХТ5:11	2.5:2	КВВГ 4´0.75
113	ХТ5:12	1.5:1	КВВГ 4´0.75
114	ХТ5:9	1.5:2	КВВГ 4´0.75
115	ХТ5:10	5.5:1	КВВГ 4´0.75
116	ХТ5:11	5.5:2	КВВГ 4´0.75
117	ХТ5:12	9.5:1	КВВГ 4´0.75
118	ХТ5:12	9.5:2	КВВГ 4´0.75

Приложение 2

Проводник	Вывод	Вид контакта	Вывод	Проводник
Технические требования
Таблица подключения выполнена на основании принципиальной схемы и таблицы  соединений
Передняя стенка
1	Х0+		Y0+	63
2	Х0-		Y0-	64
3	Х1+		Y1+	65
4	Х1-		Y1-	66
5	Х2+		Y2+	67
7	Х2-		Y2-	68
8	Х3+		Y3+	69
9	Х3-		Y3-	70
10	Х4+		Y4+	71
11	Х4-		Y4-	72
12	Х5+		Y5+	73
13	Х5-		Y5-	74
14	Х6+		Y6+	75
15	Х6-		Y6-	76
16	Х7+		Y7+	77
17	Х7-		Y7-	78
18	Х8+		Y8+	79
19	Х8-		Y8-	80
20	Х9+
21	Х9-
22	Х10+
23	Х10-
24	Х11+
25	Х11-
26	Х12+
27	Х12-
28	Х13+
29	Х13-
30	Х14+
31	Х14-
32	Х15+
33	Х15-
34	Х16+
35	Х16-
36	Х17+
37	Х17-
39	Х18+
40	Х18-
42	Х19+
43	Х19-
45	Х20+
46	Х20-
48	Х21+
49	Х21-
51	Х22+
52	Х22-
54	Х23+
55	Х23-
56	Х24-
57	Х24+
59	Х25-
60	Х25+

Приложение 3.

Расчет надежности по методике анализа автоматизированных систем безопасности в соответствии со стандартам МЭК 61508.

Требуется выполнить расчет надежности электрической схемы САУ температуры «бедного» раствора после воздушного холодильника 2 по исполнению функции безопасности.

1) Архитектура всей системы включает:

-  датчик температуры (Rosemont 248 (λ=5∙10^-6);

-  модуль аналогового ввода (40MT/ESS) apхитектурой  (λ=10∙10^-6);

- модуль аналогового вывода (40MT/ESS) с архитектурой  (λ=1∙10^-6);

-   электропневмопреобразователь(ЭПП) и исполнительный механизм  ИМ  с архитектурой  (λ=50∙10^-6).

Рисунок 14 – Архитектура САУ температуры  «бедного» раствора после воздушного холодильника 2.

Определим по таблице 2 диагностический охват DC для каждой подсистемы/компонента:

Таблица 6 – Результаты определения диагностического охвата для элементов САУ

2) Определим интенсивность отказа всего контура САУ по формуле 1:

λ_{контура}= 5∙10^-6+10∙10^-6+1∙10^-6+50∙10^-6 =66∙10^-6 ч-1.

3) Определим среднее время наработки до отказа MTTF САУ по формуле 4:

MTTF=1/(66∙10^-6)=15151 ч = 1.73 лет

4) Для системы, представленной на рисунке 14, определим функцию безопасности PFD_SYS  при одногодичном интервале между контрольными проверками по таблице 4.

Получим следующие значения:

- для подсистемы датчиков:

PFD_S = 1.1∙10^-4 ч^-1;

- для логической подсистемы:

PFD_L =2.8∙10^-4 + 8.8∙10^-4 = 11.6∙10^-4 ч^-1;

- для подсистемы исполнительных устройств:

PFD_FE = 4.4∙10^-2 + 1.1∙10^-2 = 5.5∙10^-2 ч^-1;

- для всей системы по формуле 5:

PFD_SYS = 1.1∙10^-4 + 11.6∙10^-4 + 5.5∙10^-2 = 5.627∙10^-2 ч^-1.

5) Из таблицы 1 определим уровень интегральной безопасности САУ:

SIL = 1.

(SIL – интегральный уровень безопасности -  уровень безопасности всей