Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом синтеза гидантоина

№122-1,

технические науки

Данная работа посвящена разработке системы управления технологическим процессом синтеза гидантоина с целью улучшения показателей качества выпускаемой продукции. В работе разработана система автоматического управления путем замены устаревших, электронных приборов на современные, с использованием в качестве основы для системы автоматического управления промышленного контроллера фирмы МОХА OTHINX 4533-LX.

Похожие материалы

Основой качественного ведения технологического процесса синтеза гидантоина, является точное соотношение исходных реагентов и температуры, поэтому важно максимально точно регулировать параметры реагентов. Гидантоин не является единственным продуктом реакции, наряду с ним в процессе реакции участвуют легковоспламеняющиеся жидкости и газы. Таким образом, в производстве имеются опасные факторы, которые в аварийной ситуации могут привести к пожарам, взрывам, химическим отравлениям и т.п. А значит, надёжность и точность системы автоматизации должна быть на максимальном высоком уровне. Применение микропроцессорных устройств в замкнутой многоконтурной системе управления параметрами синтеза гидантоина позволяет непрерывно рассчитывать текущие значения всех требуемых, а не только непосредственно измеряемых и регулируемых параметров и в соответствии с принятой программой обеспечивать оптимальные режимы работы.

Основной задачей в разработке системы автоматического управления технологическим процессом синтеза гидантоина является выбор регулируемых и контролируемых параметров, а также технических средств автоматизации.

Составлен список регулируемых параметров:

  1. Давление в сборнике АМТП.
  2. Уровень в сборнике АМТП.
  3. Температура в сборнике АМТП.
  4. Расход метилтиопропинового альдегида.
  5. Уровень цианистого натрия в хранилище.
  6. Расход цианистого натрия на синтез.
  7. Уровень аммиачной воды в хранилище.
  8. Расход аммиачной воды на синтез.
  9. Температура гидантоина.
  10. Температура в верхней части ректификационной колонны.
  11. Уровень в сборнике гидантоина.

Составлен список контролируемых параметров:

  1. Уровень в сборнике АМТП.
  2. Температура в сборнике АМТП.
  3. Расход метилтиопропинового альдегида.
  4. Температура метилтиопропинового альдегида на синтез
  5. Уровень цианистого натрия в хранилище.
  6. Температура цианистого натрия на синтез.
  7. Расход цианистого натрия на синтез.
  8. Уровень аммиачной воды в хранилище.
  9. Расход аммиачной воды на синтез
  10. Температура гидантоина.
  11. Температура в верхней частиректификационной колонны.
  12. Уровень в сборнике гидантоина.
  13. Давление нагнетания насоса подачи АМТП.
  14. Давление нагнетания насоса цианистого натрия.
  15. Давление в сборнике АМТП.
  16. Давление нагнетания насоса аммиачной воды.

Для составленного списка регулируемых и контролируемых параметров рассмотрим выбранные технические средства автоматизации для технологического процесса синтеза гидантоина.

Таблица 1. Средства автоматизации

Тип

Марка

Название

Технические характеристики

Достоинства

Промышленный логический контроллер (ПЛК)

МОХА

IOTHINX 4533-LX

Язык программирования

C/C++, Python

Процессор

1 ГГц

Высокое быстродействие

Датчик измерения расхода

ЭЛЕМЕР

FLONET FH10XX

Метод измерения электромагнитный

Диапазон измерения 0 до 18м3

Точность 0,3%

Датчик измерения давления

Emerson

Метран-150

Измеряемые среды

газ (в том числе кислород), пар, жидкость (в том числе загрязненные жидкости и смеси жидкостей)

Диапазон измерения

0 до 68,947 МПа

Точность 0,065%

Датчики для измерения уровня

Теплоприбор

Левелтач F

Метод измерения магнитострикционный

Диапазон измерения 4 до 15м

Низкая погрешность 0,2%

Датчики для измерения температуры

ЭЛЕМЕР

ТПУ 0304 Pt.100

Метод измерения термосопротивление

Диапазон

-50 до 350 °С

Низкая погрешность 0,5%

Вторичные преобразователи

РУСТ

ЭПП 300

Управляющий сигнал Iу, мА 4…20

Давления воздуха питания, кгс/см2 1,4…6,0

Работа при относительно высоких температурах окружающей среды

(до +70 °С)

Исполнительные механизмы

РУСТ

РУСТ 500

Принцип действия

пневматический

Скорость управления

60 мм/мин

Подходит для регулирования в агрессивных и взрывоопасных средах

Для измерения давления в трубопроводах выбран датчик Метран-150 фирмы Emerson [1].

Для измерения уровня выбран магнитострикционный уровнемер Левелтач F фирмы Теплоприбор [2].

Для измерения расходов подаваемых жидкостей выбран электромагнитный расходомер FLONET FH10XX фирмы ЭЛЕМЕР [3].

Для измерения температуры воды выбран датчик температуры с термосопротивлением ТПУ 0304 фирмы ЭЛЕМЕР [3].

Для управления исполнительными механизмами используется электро-пневмо преобразователь ЭПП 300 фирмы РУСТ [4].

В качестве исполнительных механизмов для управления режимом работы выбраны клапаны РУСТ 500 фирмы РУСТ [4].

В качестве программируемого логического контроллера выбран ПЛК «IOTHINX 4533-LX» фирмы МОХА [5].

Выбранные средства отвечают современному уровню автоматизации и могут быть интегрированы в систему управления технологическим процессом.

Таким образом, решена задача по выбору технических средств автоматизации для управления технологическим процессом синтеза гидантоина.

Список литературы

  1. Контроллер IOTHINX 4533-LX [Электронный ресурс]// МОХА промышленные системы связи URL: https://moxa.ru/shop/io/iothinx/ 4530/iothinx-4533-lx/ (Дата обращения: 02.02.2021г.).
  2. Каталог продукции ПГ «Метран» [Электронный ресурс]//Промышленная группа «Метран». URL: http://www.emersonprocess.com (Дата обращения: 02.02.2021г.).
  3. Каталог продукции ГК «Теплоприбор» [Электронный ресурс]//Группа компаний «Теплоприбор». URL: http://tpchel.ru (Дата обращения: 02.02.2021г.).
  4. Каталог продукции НПП «ЭЛЕМЕР» [Электронный ресурс]//Научно-производственное предприятие «ЭЛЕМЕР». URL: http://www.elemer.ru (Дата обращения: 02.02.2021г.).
  5. Каталог продукции АО «РУСТ» [Электронный ресурс]//Акционерное общество «РУСТ». URL: http://www.roost.ru (Дата обращения: 02.02.2021г.).