Пастеризация молока

 

Рисунок 4.2 – Термоперетворювач опору Метран 274

Вимірювання рівня – встановлено датчик рівня Rosemount 5300 (рисунок

4.3) призначений для вимірювання рівня в закритих резервуарах. Вимірювання рівня із застосуванням ультразвукового рівнеміра грунтується на вимірюванні часу прольоту акустичного сигналу, випромінюваного і прийнятого одним і тим же чутливим елементом датчика після його відбиття від поверхні продукту. Даними датчиком рівня вимірюється безпосередньо рівень продукту в ємності. Відстань, яку пройшов ультразвуковий імпульс, дорівнює добутку часу поширення імпульсу і швидкості звуку. Для різних газових середовищ швидкість поширення ультразвукової хвилі буде різна, наприклад для повітря при температурі  0°С вона дорівнює 331 м/с, і при підвищенні температури потрібно ввести поправочний коефіцієнт 0,17% на кожен градус, для автоматичної компенсації в випромінювач приладу вбудований датчик температури.

 

Рисунок 4.3 – Хвильовий рівнемір Rosemount 5300

В якості виконавчих механізмів були використані МЕО-40/25 (рисунок 4.4).

МЭО(механізм електричний одно обертовий) - електромеханічна система призначена для приведення в дію запірно-регулюючої трубопровідної арматури в системах автоматичного регулювання технологічними процесами, відповідно до командних сигналів регулюючих і керуючих пристроїв, управління механізмом контактне або безконтактне.

Принцип роботи виконавчих механізмів полягає в перетворенні електричної енергії в обертальне переміщення вихідного валу відповідно до сигналу надходять від регулюючого або керуючого пристрою.

Виконавчі механізми МЭО встановлюються безпосередньо поблизу регулюючих пристроїв і жорстко пов'язані з ними за допомогою тяг і важелів.

Виконавчі механізми працюють в систем ах автоматичного регулювання (з датчиком зворотного зв'язку - блоком сигналізації положення вихідного валу) і в режимі ручного управління (без датчиків зворотного зв'язку - з блоком кінцевих вимикачів).

Характеристики:

• тип керуючого пристрою при безконтактному управлінні пускачі ПБР-3, ПБР-3А або підсилювачі ФЦ-0610, ФЦ-0620;
• напруга і частота живлення - 220 В, 50 Гц;
• ступінь захисту - IP65 по ГОСТ 14254;

   - максимальна частота включень - до 1200 в годину при ПВ до 5%.

Рисунок 4.4 – Загальний вигляд МЭО-40/25

Як резерв для керування усіма видами виконавчих механізмів використано БРУ-10 (рис. 3.5).

Призначений для використання в системах промислової автоматизації

 

виробничих процесів в якості:

- Багатофункціональні станції  ручного керування аналоговими  або імпульсними виконавчими  механізмами

- Блоку ручного задатчика аналогового сигналу

- Блоку ручного задатчика імпульсних сигналів "більше" - "менше"

- Цифрового індикатора  двох технологічних параметрів

 

Рисунок 4.5 - Блок ручного управління, завдання, індикації БРУ-10

В якості контролера був обраний контролер фірми Schneider Modicon M340 який добре себе зарекомендував в різних галузях.

В якості SCADа використовується IGSS FREE50 фірми Schneider Electric, в якості операторської станції використовуються промисловий комп’ютер на базі процесора Intell Core 2 Duo та  ЖК монітором. Зв'язок між операторськими станціями та контролерами АСУ ТП підприємства відбувається за допомогою протоколу ТСР/ІР та мережі Ethernet.

АСУ ТП даного елеватору складається з таких підсистем:

Інформаційна підсистема:

- подання інформації на  дисплеї про хід технологічного  процесу і роботу основного  обладнання;

- підсистема організації  збору та первинної обробки інформації про стан

технологічних параметрів і стан обладнання;

- протоколювання ходу  технологічного процесу, подання  трендів і графіків по процесу;

- збереження інформації  при відключенні електроживлення  і надійне зберігання технологічної  програми керування за рахунок зберігання її в постійній енергонезалежній пам'яті.

Керуюча підсистема:

- підсистема дистанційного  керування дозволяє управляти  виконавчими механізмами з ЕОМ;

-   підсистема автоматичної  сигналізації по технологічному  процесу;

- підсистема локального  та взаємозалежного керування  дозволяє стабілізувати параметри  технологічного процесу, вести процес  відповідно до розроблених алгоритмів, за допомогою мікропроцесорних  контролерів (багатоканальних цифрових  регуляторів);

- розрахунок і видача  керуючих впливів здійснюється  контурами регулювання.

Надійність системи автоматизації:

- система  забезпечує безперервне функціонування  інформаційної й керуючої підсистем  цілодобово без вихідних днів  у період виробництва;

- при відключенні електроживлення  система зберігає інформацію  про: системне програмування контролера; конфігурації каналів контролю  й керування; конфігурації алгоритмів (контурів) автоматичного регулювання; значення накопиченого масиву  буфера даних (аналогові й дискретні  змінні).

В приміщені для АСУ ТП розташовані щит АСУ ТП,  місце оператора. Приміщення вентилюються та підтримується постійна вологість і температура.

Отже, проектуєма система автоматизації відповідає вимогам якості, надійності,  сучасна, економічно доцільна, базується на серійній вітчизняній та зарубіжній техніці.

Ця система має можливість з’єднання з мережою Еthernet з підключення

ЕОМ і інших абонентів.

В даній системі автоматизації пастерізаційної установки були приняті такі рішення по автоматизації:

Контур контролю та регулювання витрати молока реалізовано за наступною схемою. В трубопроводі подачі молока встановлено вихровий витратомір Rosemaunt 8800 (поз. 3а, 4а, 7а,) з якого уніфікований струмовий сигнал 4-20 мА подається на мікропроцесорний контролер Schneider Modicon M340. Контролер порівнює дані сигнали у відповідності з завданням і формує керуючий вплив. Сигнали з контролера поступають на частотний перетворювач Hyndai N50 (поз. 3г), який керує двигуном відкачки молока. В разі виходу з ладу контролера передбачено ручне керування за допомогою блоку ручного управління БРУ-10 (поз. 3в).

 

Рисунок 4.6 – Схема каналу регулювання витрати

Контур контролю та регулювання температури реалізовано наступним чином.  В   трубопроводі   молока  встановлено   термоперетворювач   опору ТСМУ МЕТРАН 274 (поз. 8а, 15а) з якого струмовий уніфіковані сигнали 4-20мА подається на Індикатор Технологічний Мікропоцесорний ІТМ-11(поз. 8б,15б) на якому відображається значення параметру, далі сигнал надходить на мікропроцесорний контролер Schneider Modicon Premium M340. Контролер порівнює дані сигнали у відповідності з завданням і формує керуючий вплив. Сигнали з контролера поступають на МЕО-40/25 (поз. 8г,9г,15д), який керує регулюючим вентелем. В разі виходу з ладу контролера передбачено ручнекерування за допомогою блоку ручного управління БРУ-10 (поз. 9а,15г).

 

Рисунок 4.7 – Схема каналу регулювання температури

Контур   контролю   тиску   в   трубопроводі   здійснено   наступним чином. Сигнал   від  імпульсної  трубки заводиться на перетворювач   тиску Aplisens PC-28 (поз. 10a-14a) з якого уніфікований струмовий сигнал у вигляді 4-20мА подаються на мікропроцесорний контролер Schneider Modicon Premium M340. І далі через інтерфейс зв’язку ПЛК з ПЕОМ оператора відображається на SCADA системі.

 

Рисунок 4.8 – Схема каналу регулювання тиску

Контур контролю та регулювання рівня в ємностях зберігання молока. В молочних танках встановлено хвильовий рівнемір Rosemount 5300 (поз. 1а,18а) я кого уніфікований струмовий сигнал у вигляді 4-20мА надходить до індикатора технологічного мікропроцесорного ІТМ-11, на якому відображается значення

даного сигналу, далі сигнал надходить на мікропроцесорний контролер Schneider Modicon Premium M340. Контролер порівнює дані сигнали у відповідності з завданням і формує керуючий вплив. Сигнали з контролера поступають на МЕО-40/25 (поз. 1г,2в,18д), який керує регулюючим вентелем. В разі виходу з ладу контролера передбачено ручне керування за допомогою блоку ручного управління БРУ-10 (поз. 2а,18в).

 

Рисунок 4.9 – Схема каналу регулювання рівня в ємності

Контур контролю та керування двигунами здійснено наступним чином. З контролеру Schneider Modicon Premium M340 керуючі впливи у вигляді стру-

мових уніфікованих сигналів 4-20мА надходить на частотні перетворювачі Частотний перетворювач Hyndai N50 (поз. 19б-21б) які керують двигунами. В разі виходу з ладу контролера передбачено ручне керування за допомогою блоку ручного управління БРУ-10 (поз.19а-21а).

 

Рисунок 4.10 – Схема каналу керування двигунами

 

 

 

 

 

 

 

 

5 ОПИС ПРИНЦИПОВИХ СХЕМ

 

В принциповій електричній схемі живлення засобів вимірювання і автоматизації показано, що прилади отримують живлення від однофазної мережі з напругою 220В, за винятком тих приладів, які отримують живлення від блоку живлення.  В даній схемі використовуються блоки живлення МЕТРАН 608-024, вони призначені  для перетворення мережевої напруги 220В в стабілізовану напругу 24 або 36В. Також використовуються автоматичні вимикачі фірми ABB і розетка РШ-Ц2 з можливістю монтажа на DIN-рейку. З блоку живлення G1(МЕТРАН 608-024)  живлення отримують наступні прилади: датчик тиску Aplisens PC-28, витратомір KROHNE VFM 3100,  термометр опору ТСМУ МЕТРАН 274, хвильовий рівнемір Rosemount 5300, індикатор технологічний мікропроцесорний ІТМ-11, мікропроцесорний контролер Schneider Modicon M340.

Напругою 220В живляться наступні прилади: блок ручного управління БРУ-10, пускач безконтактний реверсивний ПБР-2М, електроприводи клапанів 1г, 2в, 8г, 9г, 10д, 11д, 15д,18д.

 

Рисунок 3.3.1 – Схема підключення блоку живлення МЕТРАН 608-024

 

 В якості світлової  сигналізації використовується  світлосигнальна арматура AD22-22DS. Перевагою світлодіодної сигнальної арматури в порівнянні з сигнальною арматурою виготовленою на основі ламп розжарювання і неонових ламп є: не критичність до вібрації; низьке енергоспоживання; великий термін служби. В якості звукової сигналізації використовується дзвінок ЗВП-220. Дзвінок ЗВП стійко працює при коливаннях напруги змінного струму в межах ± 10% і частоти в межах ± 2%.

 Ці дзвінки  виготовляються  в водозахищеному виконанні, режим роботи - повторно-короткочасний. Тривалість безперервної роботи приладу складає не більше 1 хв., пауза - 1 хв.

В даній системі використовуються автоматичні вимикачі фірми АВВ.

Рисунок 5.1 – Автоматичний вимикач ABB S2011P 6A

Автоматичний вимикач – це пристрій, що забезпечує захист електропроводки і споживачів (електричних приладів) від коротких замикань і перевантаження електромережі. Побутує помилкова думка, що автоматичний вимикач забезпечує захист електроприладів від неполадок в мережі. Це нісенітниця, тут швидше навпаки, автоматичний вимикач захищає проводку від самих споживачів, адже перевантаження електромережі створюють самі споживачі.

У кожного автоматичного вимикача є свої технічні характеристики, але щоб зробити правильний вибір автоматичного вимикача, потрібно розуміти і враховувати всього три: це номінальний струм, клас автомата і відключаюча здатність.

Номінальний струм In – це сила струму, яку може пропустити через себе автомат.

При перевищенні номінального струму відбувається розмикання контактів автоматичного вимикача, внаслідок чого знеструмлюється ділянка ланцюга. За стандартами, відключення автоматичного вимикача повинне відбуватися при силі струму в 145% від номінального. Найпоширеніші автомати з номінальним струмом у 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 А.

Клас автомата – це короткочасне значення сили струму, при якому автомат не спрацьовує. Існує таке поняття, як пусковий струм.

Пусковий струм – це струм, який короткочасно споживає електроприлад при запуску. Пусковий струм може у багато разів перевершувати номінальний струм приладу. Наприклад, при включенні лампочки в 60 Вт, створюється пусковий струм в 10-12 разів більше від робочого. Це означає, що протягом декількох секунд лампочка буде споживати не 0.27 А, а 2.7-3.3 А. Для того щоб компенсувати пускові струми і використовуються класи автоматів.