Система автоматического управления. 3

Введение

Системы автоматического  управления (САУ) – это совокупность технических средств, для управления регулируемым параметром, в котором  вычислительные и логарифмические  операции осуществляются с помощью  специальных технических устройств: автоматического регулятора, программы регулируемого контролера или управления вычислительной машиной

Автоматизация предприятия  и производств на сегодняшний  день играет огромную роль. Автоматизация  значительно улучшает производственные процессы и повышает уровень качества выходного сигнала. Применения данной системы позволяет точно следить за изменением температуры на улице и поддерживать ее на нужном уровне для комфортной работы персонала.

Одной из основных проблем, связанной с развитием экономики  стало чрезмерное потребление энергоресурсов. Исходя из темы моего курсового проекта, следует не допускать неграмотного производства, транспортировки и реализации тепла. Основные методы повышения энергоэффективности в этой сфере связаны прежде всего с приближением источников тепла, работающих на газе, к потребителю с целью уменьшения потерь тепла при транспортировке путем устройства пристроенных, встроенных, крышных автоматизированных котельных. Организовать системы диспетчеризации, управления и учета производства и потребления тепловой энергии, используя самые современные информационные технологии, что позволит перевести систему теплоснабжения на качественно новый уровень. При наличии обоснования экономического эффекта, использовать для целей теплоэлектроснабжения промышленных предприятий и жилых районов мини-ТЭЦ на базе современных газопоршневых или газотурбинных установок.

Еще одной наиболее важной проблемой является сбережение и 
экономия электроэнергии в системах электроснабжения на предприятие. Комплекс мер, предназначенный для модернизации и улучшения электроснабжения на предприятии, заключаются в следующем: модернизация систем возбуждения синхронных двигателей путем, замены аналоговых на цифровые возбудительные устройства; применение гидродинамических муфт  для регулирования производительности синхронных двигателей, что позволяет экономить до 15 % электроэнергии; установка полупроводниковых пусковых устройств для синхронных двигателей; использование современных осветительных комплексов с металлогалогенными лампами; внедрение современных автоматизированных систем коммерческого учета энергоресурсов на базе микропроцессорной техники.

1 Общая часть

1.1 Краткая характеристика  технологического процесса и  технологического оборудования

Объектом проектирования является – поддержание температуры на данном уровне в помещение и ее изменение, при изменение температуры на улице. Проектом предусмотрено: измерение температуры в помещение и на улице. Для измерения температуры применяется два датчика, один установлен на улице, а другой устанавливается в полу помещения, где проложены нагревательные элементы. Для поддержания постоянной температуры в помещение применяется автоматическая система регулирования (АСР) температуры.

При изменение температуры  на улице, сигнал поступает на микро  контроллер. В микроконтроллере уличная температура сравнивается с температурой в помещении. Сигнал микроконтроллера поступает на задвижку, в зависимости от значения которого задвижка поворачивается на определенную величину. От того на какой угол повернется задвижка, будет зависеть температура в помещении.

1.2 Функциональная схема автоматизации  объекта.

Объектом управления является система поддержания температуры  в помещении, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 – Функциональная схема автоматизации поддержания температуры в помещении.

В данной схеме ТЕ 1 ETF (744/99) является датчиком температуры, устанавливаемый непосредственно в полу. ТЕ 2  (РТ100) является датчиком температуры, устанавливаемый на улице. LOGO basic является управляющим устройством (контроллером).

1.3 Выбор средств автоматизации  с обоснованием выбора.

Датчик температуры (ТЕ) РТ100

Данный датчик был  выбран в связи с тем, что он отвечает требованиям, которые предъявляются  системой автоматического контроля температуры в помещении. А именно сигнал на выходе получается в электронном виде, датчик устойчив к атмосферным явлениям (в связи с тем, что он установлен на улице). Принцип работы датчика основан на изменении сопротивления пропорционально изменению температуры. Датчик приставлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Датчик температуры (ТЕ) РТ100.

Датчик температуры (ТЕ) ETF 744/99

Данный датчик был выбран для  поддержания комфортной температуры  пола, а следовательно и помещения. Датчик прост при монтаже  и эксплуатации, сигнал с него поступает на  контролируемый прибор в электронном виде. Принцип работы датчика основан на изменение сопротивления пропорционально изменению температуры. В случае необходимости кабель датчика можно нарастить с помощью стандартного 
монтажного кабеля до нужной величины.

Контроллер (LOGO basic)

Мини контроллеры предназначены  для решения локальных задач  управления в промышленном оборудовании. Простое и наглядное программирование этих контроллеров с помощью съемного дисплея или ПК, не требующее знания алгоритмических языков, легко осваивается пользователями. При простоте использования и низкой стоимости контроллеры позволяют решать широкий круг задач и предоставляют ряд дополнительных  возможностей:  
 1. Дистанционное управление и передача речевых сообщений по телефонной сети;

2. Дистанционное обслуживание и  режим работы с удаленным терминалом. - Возможность построения сети  из мини контроллеров.

Контроллер представлен  на рисунке 3.

Рисунок 3 – Контроллер (LOGO basic)

2 Специальная часть

2.1 Монтаж электрооборудования  и элементов автоматических устройств  систем управления

2.1.1 Монтаж первичных  преобразователей

Датчик температуры (ТЕ) ETF 744/99

Основным  требованием, которое необходимо выполнять при установке термометров, является обеспечение наиболее благоприятных  условий притока тепла от измеряемой среды к датчику и наименьшего отвода тепла от остальной части термометра во внешнюю среду.

Существуют  два способа подключения датчика  температуры пола:

1. Напрямую (термостат  – греющий элемент);

2. Через распаечную коробку (термостат - распаечная коробка - греющий кабель).

 Рассмотрим вариант с прямым  подключением датчика температуры пола. Датчик температуры располагается в пластмассовой гофрированной трубке диаметром 16-20мм. Датчик должен располагаться внутри трубки в близи ее конца, а его соединительный провод должен выходить из другого конца трубки. Конец трубки с датчиком, который будет лежать в полу плотно закройте для предотвращения попадания внутрь цементного раствора и других строительных материалов, например, с помощью термоусадочной трубки и фена. Выведите трубку от места расположения термостата в пол. Радиус изгиба трубки должен быть не менее 5 см. Расстояние от стены до конца трубки в полу (места установки датчика) 50 - 60 см. Закрепите трубку между греющими элементами на равном расстоянии от них с помощью лепестков монтажной ленты. Конец гофрированной трубки должен доходить до монтажной коробки термостата или промежуточной распаечной коробки. Такой способ монтажа датчика применяется для того, чтобы можно было при необходимости заменить датчик, не вскрывая пол. Концы монтажных проводов кабеля и датчика  пола необходимо облудить и подключить к термостату. Кабель от датчика можно при необходимости нарастить до нужной длинны. На рисунке 4 представлен  датчик температуры (ТЕ) ETF 744/99 с комплектующем кабелем.

Рисунок 4 – Датчик температуры (ТЕ) ETF 744/99 с комплектующим кабелем

Датчик температуры (ТЕ) РТ100.

Термометры  сопротивления следует устанавливать в местах, где поток измеряемой среды не нарушается открытием близко расположенной запорной и регулирующей арматуры, подсосом наружного воздуха и т. д. Установка термометров сопротивления, измеряющих температуру воздуха в помещениях, на стенке не допускается. Их устанавливают на конструкциях, расположенных от стены на расстоянии 50—70 мм. Подвод проводов к термометрам осуществляется в металлорукавах длиной не менее 500 мм. Разрешается непосредственное подсоединение защитной трубы к головке термометра с разъемным соединением. Подводимые к термометру кабели, провода и трубы промаркируют в соответствии с проектом; на приборе закрепляют бирку с номером позиции.

2.1.2 Монтаж  регулирующих органов

Регулирующим органом  в данной системе является контроллер “Logo Basic”.Его монтаж производится в щите, то есть в заранее изготовленный по размерам контроллера короб, устанавливаемый на полке в щите. В коробе предусмотрено окошечко для возможности вести наблюдения за дисплеем контроллера.

2.1.3 Монтаж электрических проводок

Электропроводки прокладывают по кратчайшим расстояниям между  соединяемыми приборами и средствами автоматизации, параллельно стенам, перекрытиям и колоннам, с минимальным количеством поворотов и пересечений. Удобно располагают для монтажа и эксплуатации, а также достаточно удаляют от мест с повышенной температурой, технологического оборудования и электрооборудования, силовых и осветительных линий, избегая перекрещивания с другими электропроводками  и  технологическими

трубопроводами.  Трасса выбирается с учетом наименьшего  расхода проводов и кабеля, выполняется  защита электропроводки от механических повреждений, коррозии, вибрации и перегрева. Трасса должна быть согласована с установкой технологического оборудования и прокладкой трасс электропроводок электроснабжения и силового оборудования.

При пересечении трасс  электропроводок с технологическими трубопроводами и оборудованием  удаление должно быть: 50 мм - от технологических трубопроводов; 100 мм - от трубопроводов, транспортирующих горючие жидкости и газы.

Прокладка кабелей в  автоматической системе поддержания  температуры в помещении будет  осуществляться в коробах так, как  кабели будут находиться в производственном помещении, где они могут быть подвержены механическому повреждению, негативному воздействию среды и другим различным повреждениям.

Защиту электропроводок, прокладываемых в производственных помещениях и наружных установках с большим количеством проводов в потоке, рекомендуется выполнять стальными коробами.

Для открытых электропроводок  применяют короба со съемными крышками, для скрытых – глухие. Допускается  прокладка коробов в полах производственных помещений, если конструкция короба предназначена для этой цели. Высота установки коробов от пола  не  нормируется. При  наличии условий,  которые могут вызвать тягу воздуха внутри коробов (уклон трассы, разность температур), необходимо предусматривать уплотнения, разделяющие трассу коробов на отдельные участки. Также следует предусматривать съёмные крышки на лицевой поверхности коробов, для возможности осуществлять ремонт линий электрических кабелей.

Для того чтобы вывести  проводку из помещения на улицу делается переход. Переходом называется проем в стене или в перекрытие здания закладная часть – гильза, патрубок или стальная труба. В гильзе протягивается кабель, после чего закладная часть уплотняется

 2.1.3 Монтаж щита

Щиты и  пульты предназначены для размещения на них средств контроля и управления технологическим процессом: контрольно-измерительных приборов, сигнальных устройств, аппаратуры управления, автоматического регулирования, защиты,  блокировки,  питания,   а    также линий связи между ними.

Следует смонтировать вспомогательные металлоконструкции. К таким металлоконструкциям можно отнести кронштейны на которых будет размещен и закреплен щит. Указанные металлоконструкции закрепляют с помощью дюбелей или сварки. Кронштейн показан на рисунке 5.

В данной системе автоматизации выбран панельный щит с каркасом. Щиты панельные с каркасом применяют для установки в специальных щитовых (операторских) помещениях и специальных кабинах.

При монтаже щиты и  пульты кронштейны должны быть установлены  в вертикальное положение, перед  закреплением их необходимо выверить по уровню и отвесу. Допустимое отклонение при этом не должно быть более 1° в любую сторону. Каркасы и вспомогательные элементы составных щитов дожны быть скреплены между собой разъемными соединениями.

Сварные швы в местах крепления оборудования должны быть зачищены. На места сварки должны быть нанесены лакокрасочные покрытия. Дефекты, образовавшиеся в процессе монтажа щитовых конструкций, должны быть устранены.

На щитовой панели будет располагаться контроллер “Logo Basiс” (он ведёт контроль за процессами, протекающих в системе) под который предусмотрен изолированный короб. Короб имеет дверцу, которая должна закрываться.

Рисунок 5 - Кронштейн

2.3.1 Организация монтажных  работ. Инструмент используемый  при монтаже

Организация монтажных  работ.

К началу производства работ по монтажу систем автоматизации должны необходимо осуществить следующие основные подготовительные работы:

1. Разработка  и передача заказчику монтажной  организации проектно-сметная документации  на монтаж систем автоматизации;

2. Разработка  и утверждение проекта производства работ;

3. Подготовка  временных помещений монтажного  участка для размещения мастерских, лабораторий, инструментальных кладовых и складов;

4. Монтировка электрического освещения в зоне монтажа систем автоматизации;

5. Обеспечение  наличия материалов, приборов и средств автоматизации, подлежащих монтажу;

6. Выполнение в необходимом для начала монтажных работ объеме строительных и технологических  частей объекта;

7. Оснащение монтажной организации подъемно-транспортным оборудованием, монтажными механизмами, инструментами и приспособлениями;

8. Выполнение  предусмотренных нормами и правилами мероприятий по технике безопасности, охране труда, противопожарной безопасности и производственной санитарии.

После окончания  строительных и отделочных работ, работ по установке технологического оборудования и трубопроводов в соответствии с изложенными выше требованиями, объект считается подготовленным к монтажу. В этом случае составляется «Акт готовности объекта к производству работ по монтажу приборов и средств автоматизации», который подписывают представители строительной организации (генподрядчик), организации, монтирующей системы автоматизации (субподрядчик) и заказчик. После подписания такого акта разрешается приступать к производству монтажных работ.

2.3.2 Инструмент применяемый при  монтаже.

При монтаже приборов и средств  автоматизации применяется самый разнообразный инструмент - как серийно выпускаемый промышленностью, так и специально разработанный для этих целей. Далее приводятся наиболее часто применяемые инструмент, механизмы и приспособления, используемые  на объектах монтажа: электрические шлифовальные машины, электрические сверлильные машины, пневматические шлифовальные машины, агрегаты подготовки поверхности, окрасочные камеры, окрасочные агрегаты, сушильные камеры, труборез для стальных труб, трубогибы с ручным гидроприводом, набор стальных режущих инструментов, трубоприжимы переносные, нож для поливинилхлоридной оболочки кабеля, ключи трубные, набор инструментов электромонтажника НЭ2, клещи, нож монтёрский, плоскогубцы универсальные, различные отвёртки, индикатор номера жил, газовые горелки, газовые резаки, аппаратура для сварки, сварочные трансформаторы, сварочный генератор, стабилизатор дуги 50Гц, машины для точечной и рельефной сварки, щиток и маска, электродержатели, сварочные провода, электроды для сварки углеродистых и легированных сталей, краны лебёдочные.

 2.4 Наладка электрооборудования  и элементов автоматических устройств  систем управления

Пусконаладочные работы должны выполняться монтажно-наладочной организацией в соответствии с требованиями СНиП 3.05.06-85.

Для проведения пусконаладочных работ заказчик должен: согласовать с монтажно-наладочной организацией сроки выполнения работ, предусмотренные в общем графике; обеспечить наличие источников  электроснабжения;     обеспечить общие условия безопасности труда.

До начала пусконаладочных работ в процессе производства монтажных работ должны быть проведены индивидуальные испытания (настройка, регулировка, юстировка) приемно-контрольных приборов, сигнально-пусковых устройств, извещателей в соответствии с техническими описаниями, инструкциями.

Производство  пусконаладочных работ осуществляется в три этапа: подготовительные работы; наладочные работы; комплексная наладка технических средств.

На этапе  выполнения подготовительных работ  должны быть изучены эксплуатационные документы на технические средства сигнализации, оборудованы необходимым инвентарем и вспомогательной оснасткой рабочие места наладчиков.

На этапах наладочных работ и комплексной  наладки должна производиться корректировка ранее проведенной регулировки технических средств, в том числе: доведение параметров настройки до значений, при которых технические средства могут быть использованы в эксплуатации; вывод аппаратуры на рабочий режим; проверка взаимодействия всех ее элементов в аварийных  режимах.

Пусконаладочные работы считаются законченными после получения предусмотренных проектом и технической документацией параметров и режимов, обеспечивающих устойчивую и стабильную работу технических средств (без ложных сигналов тревоги).

2.5 Эксплуатация электрооборудования  и элементов автоматических устройств

Работы по испытанию  смонтированных трубных проводок необходимо проводить в присутствии и  под руководством производителя  работ или мастера. При проведении испытаний руководствуются указаниями, имеющимися в проекте данной установки  и СНиПе на монтаж приборов и средств автоматизации. В зоне испытаний не должно быть посторонних лиц.

Производитель работ  или мастер, отвечающий за проведение испытаний, должен предварительно подробно проинструктировать всех участников испытаний. Особое внимание обращают на недопустимость выполнения каких-либо исправлений в системе, находящейся  под напряжением, под давлением, повышения давления сверх установленного действующими техническими условиями и инструкциями по проведению испытаний.

Вопросами эксплуатации и ремонта рабочих СИ и систем автоматизации на предприятиях занимается цех  контрольно-измерительных приборов и автоматики (цех КИПиА).

Основными  задачами цеха КИПиА являются обеспечение бесперебойной  работы средств измерений и автоматизации, достоверность показаний измерительных приборов и оснащение агрегатов новыми  проведения поверок и испытанный приборами и средствами автоматизации с целью повышения производительности труда, улучшение качества и снижение себестоимости продукции.

Для каждого участка  технологического процесса должен быть разработан план-график проведения поверок и испытанный действующих устройств контроля и управления.

Испытания автоматических и защит проводит комиссия, назначаемая  заместителем главного инженера. В  состав комиссии должны входить представители цеха, в котором установлено технологическое оборудование. По результатам испытаний составляют акт о включении устройства в эксплуатацию.

При нормальной работе технологического оборудования все налаженные устройства контроля и управления должны быть включены. В случае возникновения не исправностей в работе приборов контроля и автоматического регулирования, персонал предприятия должен соблюдать инструкцию по обслуживанию  оборудования и поставить в известность работников КИПиА.

2.6 Техника безопасности при монтаже, наладке и эксплуатации автоматических устройств систем управления

При прокладке кабеля вручную все рабочие должны находиться по одной стороне прокладываемого  кабеля. Протягивание кабелей в проемах  стен разрешается при наличие рабочих по обе стороны стены. При выполнение кабельных работ в туннелях, допуск ним разрешается только после того как будет проверено с помощью специального индикатора наличие вредных газов и излишков кислорода, что при работе с открытым огнем может привести к взрыву.

 На высоте более  1м кабель монтируют только  с прочных подмостей с перилами  высотой не менее 1м и шириной  доски не менее 18см.

Прокладку кабеля в непосредственной близости от действующих кабельных  линий выполняют не менее двух рабочих после двустороннего отключения кабельных линий, проверки на концах кабеля отсутствия напряжения, проверки заземления брони и свинцовой оболочки и вывешивания плакатов «Не включать — работают люди!».

Перекладывать, отводить или сдвигать кабели, находящиеся  под напряжением, до их отключения запрещается.

При установки щитов  и пультов или их отдельных  узлов в процессе сборки, должны быть приняты меры предупреждающие  их опрокидывание. Перед установкой приборов должна быть проверена конструкция  на которую они будут монтироваться.

Монтаж приборов массой более пяти килограмм одним рабочим  запрещается.

Крепление кабелей, приборов, труб на высоте стоя на приставной лестнице запрещается, для этого используются леса со специальными настилами и  площадками.

3 Графическая часть

В данном курсовом проекте  представлены:

1) МНС.220301.022.001.001С2 Монтаж  первичных преобразователей для  поддержания температуры. Схема  комбинированная функциональная. Формат  А2.

2) МНС 220301.022.001.002ВО  Монтаж первичных преобразователей  для поддержания температуры. Щит. Общий вид. Формат А3.

3) МНС 220301.022.001.003Э3 Монтаж  первичных преобразователей для  поддержания температуры. Схема  электрическая принципиальная. Формат  А3.

 Заключение

В результате курсового проекта  была разработана и смонтирована автоматическая система поддержания температуры, и отвечает всем требованиям, предъявляемым оборудованию. Система полностью автоматизирована. Для управления системой применяется контроллер «LOGO BASIC».

Литература

А. С. Клюев «Монтаж  средств измерений и автоматизации», Москва, «Энергратомиздат», 1988 г.

А.С. Клюев «Техника чтения схем автоматического управления и  контроля», Москва «Энергратомиздат», 1988 г.

Б. З. Барласов «Наладка приборов и систем автоматизации», Москва, «Высшая  школа», 1985 г.

А. А. Рульнов «Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения», Москва, «Инфра-М», 2006 г.

Д. А. Баранов «Процессы  и аппараты», Москва, «Академия», 2005 г.

Введение           5

1. Общая часть          

1.1 Краткая характеристика  технологического процесса и   6

технологического оборудования

1.2 Функциональная схема  автоматизации объекта    7

1.3 Выбор средств автоматизации  с обоснованием выбора   8

2. Специальная часть         10

2.1 Монтаж электрооборудования  и элементов автоматических  10

устройств систем управления        

2.1.1 Монтаж первичных  преобразователей     10

2.1.2 Монтаж регулирующих  органов      12

2.1.3 Монтаж электрических  проводок      12

2.1.4 Монтаж щита         14

2.2 Спецификация на  оборудование      16

2.3 Организация монтажных работ. Инструмент, применяемый при 17

монтаже           

2.4 Наладка электрооборудования  и элементов автоматических устройств  систем управления          19

2.5 Эксплуатация электрооборудования  и элементов автоматических 20

устройств           

2.6 Техника безопасности при монтаже, наладке и эксплуатации  22

автоматических устройств  систем управления     

3 Графическая часть         23

Заключение          24

Литература           25