Синтез АСУТП производства

         безалкогольных напитков

 

 

2.1 Структура АСУТП

  Проектируемая система имеет иерархическую 3-х уровневую структуру.

Иерархия системы следующая (рисунок 2):

                              Рисунок 2 – Структурная схема АСУТП

- нижний уровень – уровень датчиков и исполнительных механизмов;

  - средний уровень – уровень микропроцессорного комплекса ТКМ 52;

  - верхний уровень – уровень оперативного управления.

К приборам и средствам автоматизации нижнего уровня относятся все первичные и вторичные преобразователи, магнитные пускатели и усилители.

Средний уровень (уровень контроля) представлен промышленным

контроллером ТКМ 52.

Приборы нижнего уровня подсоединяются к ТКМ 52 по электрическим проводам; сигнал у преобразователей унифицированный.

Под верхним (SCADA-уровнем) понимается автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, реализованное на базе персонального компьютера. АРМ выполняет следующие функции:

- обеспечение круглосуточного обмена информацией с контроллерами;

- обработка полученной информации, формирование баз данных 

замеров, а также предысторий текущих событий;

- отображение полученной информации в виде таблиц и мнемосхем с 

возможностью показа, как полного перечня параметров, так и параметров по конкретной технологической подсистеме;

- построение графиков тенденций развития технологических процессов;

- дистанционное управление оборудованием;

  - формирование и печать отчетно-учетных документов.

К SCADA-уровню также относятся компьютеры главного инженера, главного технолога и других специалистов, имеющих доступ к единой сети предприятия.

Система контроля и управления предназначена для оперативного учета, поддержания заданных значений параметров технологического процесса и предотвращения возникновения аварийных ситуаций.     

Для измерения давления, уровня, расхода и температуры в сироповарочном аппарате СА-1 используются манометр МПАК-15 4-1, датчик уровня ДУУ5 2-1, расходомер PROline Promass 40E 1-1и термопреобразователь ТХK-0192 3-1. Температура в сироповарочном аппарате СА-1 регулируется с помощью клапана серии 240 30. В целях предотвращения кристаллизации сахарозы и придания сахарному сиропу мягкого и приятного вкуса его направляют в сироповарочный аппарат СА-2 для инверсии.

Для измерения давления, уровня, расхода и температуры в сиропова рочном аппарате СА-2 используются манометр МПАК-15 8-1, датчик уровня датчик уровня ДУУ5 6-1, вихревой расходомер PROline Promass 40E  5-1и термопреобразователь ТХK-0192 7-1. Температура в сироповарочном аппарате СА-2 регулируется с помощью клапана серии 240 23.

Инвертный сахарный сироп после охлаждения в теплообменнике Т-3 до 25 °С   насосом 24 перекачивается в стальной эмалированный сборник Е-2. Температура в сборнике Е-2 регулируется с помощью клапана серии 240 25.

Колер, используемый для окраски напитков, готовят путем нагревания сахара до 180...200 °С в колеровочном аппарате КА-1, куда наливают воду в количестве 1 ...3 % к массе сахара. Температура в колеровочном аппарате регулируется в теплообменнике Т-4.

Для измерения давления, уровня и температуры в колеровочном аппарате КА-1 используются манометр МПАК-15 14-1, датчик уровня датчик уровня ДУУ5 12-1 и термопреобразователь ТХK-0192 13-1. Температура в колеровочном аппарате КА-1  регулируется с помощью клапана серии 240 26.

Купажный сироп готовится в вертикальных купажных аппаратах 26...28, снаб­женных мешалками якорного типа. Готовый купажный сироп фильтруется на фильтре , охлаждается до температуры 8..10 °С в теплообменнике Т-5 и насосом 30 подается в напорный сборник Е-3.

Для измерения давления, уровня, расхода и температуры в напорном сборнике Е-3 используются манометр МПАК-15 18-1, датчик уровня датчик уровня ДУУ5 16-1, расходомер PROline Promass 40E 15-1и термопреобразователь ТХK-0192 17-1. Температура в напорном сборнике Е-3 регулируется клапана серии 240 28.

Далее продукт самотеком подастся: на непрерывно действующую установку для смешивания купажа с водой и насыще­ния напитка диоксидом углерода. Для измерения расхода используется расходомер PROline Promass 40E  19-1.

    

        

Выбор датчиков

Массовый (кориолисовый) расходомер PROIine Promass 40 Е

Назначение:

Массовый (кориолисовый) расходомер PROIine Promass 40 Еприменяется для технологического и коммерческого учета массового или объемного расхода, дозирования жидкостей, масел, красок, кислот и щелочей, густых растворов, пульп и различных газов в нефтехимической, химической, энергетической, пищевой, алкогольной и других отраслях промышленности как в автономном режиме, так и в системах автоматического управления, контроля, и регулирования технологическими процессами.

Принцип измерения:

Принцип измерения расхода основан на измерении силы Кориолиса, возникающей в трубах первичного преобразователя расхода в процессе протекания через них потока измеряемой среды, значение которой пропорционально массе и скорости потока. Результирующее воздействие колебаний на измерительную трубку вычисляется и обрабатывается измерительным преобразователем. Сбалансированность измерительной системы имеет решающее влияние на точность и надежность измерений и реализуется посредством генерации колебаний трубок в противофазе (подобно камертону).

Особенности и преимущества расходомера PROline Promass 40 Е :

   - Результат измерения не зависит от свойств жидкости (в отличие от расходомеров других типов), таких как электропроводность, плотность, вязкость, температура;

    - Межповерочный интервал 4 года.

- Стандартный токовый выход с HART-протоколом позволяет дистанционно производить настройку расходомера, считывание данных измерения и текущих настроек без прямого контакта с прибором;

- Компактное исполнение, требует минимум места для установки;

- Широкий выбор диаметров датчика и монтажных частей, большой диапазон измерения расхода и широкий динамический диапазон дают возможность выбрать оптимальный вариант расходомера для каждого конкретного применения;     

Манометр абсолютного давления типа МПАК-15

Манометр предназначен для измерения и градуировки абсолютного и избыточного давления.

Технические характеристики:

Класс точности: 0,01.

Диапазон измерения, Па (мм.рт.ст.): 0…4х10^5(0…3000).

Пределы допускаемой основной погрешности в диапазоне:              

- 0…2х10^4 Па (0…150 мм.рт.ст.) - ±6,65 Па (±0,05 мм.рт.ст. ).  

- 2х10^4…1,33х10^5 Па (150…1000 мм.рт.ст.) - ±13,8 Па (±0,1 мм.рт.ст.)

   - 1,33х10^5…4х10^5(1000…3000 мм.рт.ст.) - ±0,01% от действительного          значения измеряемого давления.

Порог чувствительности, Па (мм.рт.ст.): 2,7 (0,02).

Рабочая жидкость: масло приборное МВП ГОСТ 1805-75.

Температура окружающего воздуха, °С: от +15…+25

Относительная влажность воздуха ,%: до 80.

Потребляемая мощность, ВА: <2,5 .

Габариты, мм: 390х265х600.

Масса, кг: 30.     

Датчик уровня ультразвуковой ДУУ5

Назначение:

  - Датчик уровня ультразвуковой ДУУ5 (далее "датчики") предназначен для измерения уровня и температуры чистых продуктов, а также других жидких неагрессивных жидкос­тей различных производств.

Технические данные:

- Максимальная длина чувствительного элемента (ЧЭ) датчика равна 4 м.

  - Верхний неизмеряемый уровень не более (0,24+Нп-Нпогр), м, где Нп - высота поплавка, Нпогр – глубина погружения поплавка. Конкретное значение определяется геометрическими размерами поплавка и значением параметра "Зона нечувствительности от импульса возбуждения", задаваемого при регулировании;

- нижний неизмеряемый уровень не более (0,08+Нпогр), м;

- рабочее избыточное давление не более 2,0 МПа;

- температура среды от минус 45 до +65 °С;

- плотность среды от 540 до 1500 кг/м³, не менее.

Вязкость не ограничивается при отсутствии застывания контролируемой среды на элементах конструкции датчика и отсутствии отложений на датчике, препятствующих перемещению поплавка.

Метрологические характеристики:

  - Абсолютная основная погрешность измерения уровня для поплавков типа состовляет ±1 мм;

   - Дополнительная погрешность измерения уровня вызывается изменением плотности жидкости в рабочем диапазоне температур. Ее величина определяется геометри­ческими размерами поплавка и разницей плотностей поплавка и продукта.

 Диапазон измерения температуры: от минус 45 до +75 °С.

 Абсолютная основная погрешность измерения температуры:

 - в диапазоне температур от минус 45 до минус 10 °С не более ±2 °С;

- в диапазоне температур свыше минус 10 до +75 °С не более ±0,5 °С.

 Надежность:

   - Средняя наработка на отказ датчика с учетом технического обслуживания не менее 50000 ч;

- Срок службы датчика составляет 10 лет.

Конструктивные параметры:

- Габаритные размеры датчика не превышают 145х15х 130 мм;

- Масса датчика не более 3,6 кг.

Термопреобразователь ТХК- 0192

Измеряемые среды:       

  - газообразные и жидкие, химически агрессивные и неагрессивные среды, не взаимодействующие с материалом термоэлектродов и не разрушающие материал защитной арматуры.

Диапазоны измерения: от -40…600 °С (Тном=450 °С).

Номинальные статические характеристики:по ГОСТ 8.585.

Основная погрешность измерения:   

 - ±3,25 °С, при -40…300 °С;

 - ±0,0087Тсреды, при 300…600 °С.

Устойчивость к внешним воздействиям: 

  - по устойчивости к механическим воздействиям: вибропрочное группа №2 по ГОСТ 12997;

- по устойчивости в температуре и относительной влажности: С4 по ГОСТ 12997.