Введение 4
1 Технология процесса измельчения бокситовой руды 6
1.1 Общая технологическая схема предприятия 7
1.2 Принцип процесса измельчения бокситовой руды 10
1.3 Краткие сведения о мельнице мокрого измельчения МШС 4000x5000 12
2 Автоматизация процесса измельчения 16
2.1 Мельница как объект управления 16
2.2 Выбор и обоснование контролируемых и регулируемых параметров процесса измельчения
2.3 Описание структуры АСУ ТП измельчения
2.4 Выбор и обоснование приборов и средств автоматизации
2.5 Выбор и обоснование микропроцессорного контроллера
2.5.1 Описание контроллера SIMATIC S7-400
2.5.2 Программирование управляющего контроллера
2.6 Выбор ЭВМ
2.7 Описание работы функциональной схемы автоматизации процесса измельчения
3 Расчет АСР соотношения расходов руда-вода на входе в мельницу 40
3.1 Идентификация модели по контуру контроля расхода руды
3.2 Идентификация модели по контуру регулирования расхода воды
3.3 Выбор регулятора
3.4 Определение оптимальных настроек регулятора
3.5 Исследование устойчивости системы
3.6 Проверка системы на оптимальность
3.7 Проверка АСР на грубость
3.8 Моделирование переходного процесса АСР соотношения расходов руда-вода на входе в мельницу при возмущении по заданию
4 Анализ опасных и вредных производственных факторов 61
Заключение 65
Список использованных источников 66
Приложение А Технические данные контроллера Simatic S7-400 67
Под автоматизацией производственных процессов понимают применение устройств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. В современных производственных процессах для выработки и реализации управляющих воздействий широко применяются АСУТП.
На основе последних разработок прикладных и фундаментальных наук, теории автоматического регулирования и управления, на базе вновь разработанных приборов и регуляторов, создаются современные системы автоматизации.
При автоматизации систем управления необходимо решить несколько задач. Эти задачи включают:
- выбор и обоснование контролируемых и регулируемых параметров процесса измельчения;
- выбор и обоснование приборов и средств автоматизации;
- выбор и обоснование микропроцессорного контроллера;
- выбор ЭВМ;
- расчет автоматических систем регулиирования (АСР).
Современные системы автоматического управления позволяют исключить непосредственное участие человека в технологическом процессе. Это особенного важно, если процесс, в частности процесс измельчения и рудоподготовки, является непрерывным по времени и требующим постоянного контроля за несколькими технологическими параметрами одновременно, изменение ко¬торых в свою очередь, требует выполнения различных операций. Реализацию систем управления в данный период позволяют выполнить программируемые логические котроллеры. Их программирование осуществляется при помощи компьютера из специальных программ с человеко-машинным интерфейсом. Человек (оператор) на экране компьютера может видеть весь технологический процесс в реальном времени, следить за изменением его параметров, при этом процессом управляет контроллер, однако при необходимости оператор может взять управление в свои руки.
Таким образом, данные системы позволяют повышать производительность труда с повышением качества и со снижением риска для человека.
На сегодняшний день практически любое промышленное предприятие трудно представить без автоматизированных систем управления производственными процессами, поскольку такие системы являются наилучшим способом выпуска качественной продукции в больших объемах с меньшими материальными затратами и при высокой производительности и безопасности труда. Среди множества предприятий, на которых вводится автоматизация, не малую долю занимают обогатительные и алюминивые фабрики.
Управление процессом измельчения с помощью средств автоматизации и вычислительной техники позволяет контролировать условия протекания процесса одновременно во многих точках и своевременно реагировать на различные возмущения или отклонения регулируемого параметра от заданного значения. При этом вычислительная машина также обеспечивает стабилизацию процесса, но такая стабилизация осуществляется во многих точках, вследствие чего выходные показатели варьируют в более узких пределах, что позволяет улучшить результаты. Управление с помощью автомата превосходит результаты, получаемые человеком, потому что оно осуществляется с использованием датчиков, контролирующих большое число разнообразных переменных и, что особенно важно, в основе такого управления лежит математическая модель, отражающая количественные взаимосвязи между параметрами, объективно существующими в процессе.
В выпускной квалификационной работе рассматривается автоматизация процесса измельчения бокситовой руды. В расчетной части выполняется расчет автоматической системы регулирования соотношения расходов руда-вода на входе в мельницу на базе микропроцессорного контроллера SIMATIC S7-400 фирмы Siemens и моделирование процесса соотношения расходов руда-вода на входе в мельницу.
В выпускной квалификационной работе была рассмотрена автоматизация процесса измельчения бокситовой руды и автоматическая система регулирования соотношения расходов руда-вода в мельницу.
В разделе «Технология процесса измельчения бокситовой руды» описывается технологическая схема получения глинозема. В разделе представлены главные принципы процесса измельчения бокситовой руды, а также краткие сведения о мельнице мокрого измельчения МТТТЦ4000x5000, в которой осуществляется измельчение.
В разделе «Автоматизация процесса измельчения» разработана трехуровневая система автоматизации, предназначенная для управления и контроля технологическим процессом. Нижний уровень технических средств включает в себя приборы и аппаратуру контроля и регулирования. К среднему уровню относится контроллер SIMATIC S7-400 и его оборудование. К верхнему уровню относятся АРМ оператора, реализующее функции контроля состояния основного оборудования, выбора режима управления, обработки сигналов, вывода информации о состоянии технологических объектов на экран монитора, накопления и передачи данных, а также АРМ мастера участка, предназначенное для внесения изменений и перенастройки системы верхнего и нижнего уровней. В качестве управляющего контроллера выбран микропроцессорный контроллер SIMATIC S7-400, на базе которого построена система управления, описаны его технические характеристики и выполняемые функции, определен набор модулей. Создана мнемосхема АСУ ТП, на которой отображаются текущие значение всех технологических параметров.
В расчетной части работы приведена АСР соотношения расходов руда- вода на входе в мельницу. Разработаны модели объекта управления по расходам руды и воды в мельницу, для АСР расхода воды выбран ПИД-регулятор и рассчитаны его настройки, а также определены их оптимальные значения. Полученная система исследована на устойчивость по критерию Найквиста. По частотным показателям качества определено, что найденная система имеет запас устойчивости по фазе и по амплитуде. С использованием ИЛ SimlnTech смоделирована АСР соотношения расходов руда-вода на входе в мельницу, приведены графики выходных параметров.
Выполнен анализ опасных и вредных производственных факторов.
