Обозначения и сокращения 8
Введение 9
1 Техническое задание 11
1.1 Назначение и цели создания Системы 11
1.1.1 Назначение Системы 11
1.1.2 Цели создания Системы 11
1.2 Характеристика объекта автоматизации 12
1.3 Требования к Системе 13
1.3.1 Требования к Системе в целом 13
1.3.2 Требования к структуре и функционированию Системы 14
1.3.3 Требования к эргономике и технической эстетике 16
1.3.4 Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту
и хранению компонентов Системы 17
1.3.5 Требования к защите информации от несанкционированного
доступа 20
1.3.6 Требования по стандартизации и унификации 21
1.3.7 Требования по сохранности информации при авариях 22
1.4 Требования к функциям, выполняемым Системой 22
1.5 Требования к видам обеспечения 27
1.5.1 Требования к математическому обеспечению 27
1.5.2 Требования к информационному обеспечению 28
1.5.3 Требования к лингвистическому обеспечению 28
1.5.4 Требования к программному обеспечению 29
2 Описание технологического процесса 35
2.1 Общее описание технологического процесса отделения дробления и
измельчения руды медной обогатительной фабрики 35
2.2 Описание технологического процесса отделения измельчения корпуса
самоизмельчения 36
3 Разработка структурной схемы 39
4 Разработка схемы автоматизации 42
5 Выбор комплекса технических средств 46
5.1 Выбор контроллерного оборудования 46
5.2 Выбор преобразователя частоты 49
5.3 Выбор устройств и исполнительных механизмов 51
5.4 Нормирование погрешности канала измерения 52
6 Разработка принципиальных Эдектрических схем 55
7 Разработка алгоритмов управления 57
7.1 Обработки аналогового параметра 57
7.2 Алгоритм обработки дискретного сигнала 60
8 Моделирование системы автоматического регулирования уровня в
технологическом зумпфе 62
8.1 Синтез системы автоматического регулирования уровня 62
8.2 Результаты моделирования 66
9 Разработка проекта в SCADA-пакете 70
9.1 Выбор SCADA-пакета 70
9.2 Описание SCADA-проекта 71
9.2.1 Настройка пороговых значений 71
9.2.2 Настройка ПИД-регуляторов 74
9.3 Описание работы системы управления 75
9.3.1 Ручной режим 76
9.3.2 Автоматический режим 77
9.3.3 Управление подачей воды в мельницу 78
9.4 Диагностика состояния системы 79
10 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 81
10.1 Цели и задачи 81
10.2 Организация и планирование комплекса работ 81
10.3 Оценка коммерческого и инновационного потенциала инженерных
решений 85
10.4 Расчет затрат на перевооружение 86
10.5 Расчет условно-годовой экономии от автоматизации 88
10.6 Расчет экономического эффекта, коэффициента эффективности и сока
окупаемости капитальных затрат 88
11 Социальная ответственность 93
11.1 Аннотация 93
11.2 Введение 94
11.3 Производственная безопасность 94
11.3.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 94
11.4 Производственная санитария 95
11.4.1 Микроклимат 95
11.4.2 Освещенность 95
11.4.3 Шум и вибрация 99
11.5 Техника безопасности 100
11.5.1 Электробезопасность на рабочем месте 100
11.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 103
11.6.1 Пожарная безопасность 103
11.7 Экологическая безопасность 105
11.8 Правовые и организационные требования 106
11.8.1 Эргономические требования к организации и оборудованию рабочих
мест с ЭВМ 106
Заключение 108
Список использованных источников 109
Приложение В Вид общий оборудования НГЦУ 113
Приложение Г Схема автоматизации 115
Приложение Д Схема принципиальная электрическая 116
Приложение Е Календарный план-график выполнения работ 117
В угольной, нефтедобывающей и металлургической промышленностях нередко находит широкое применение такое оборудование, как гидроциклон. Данное оборудование применяется для извлечения частиц руды и шлама из водной суспензии.
Гидроциклон - аппарат, предназначенный для обесшламливания, сгущения шламов и продуктов флотации, осветления оборотных вод, классификации рудной пульпы в стадиях тонкого измельчения в замкнутом цикле с шаровыми мельницами и обогащения тонких фракций угля и руд в водной среде и тяжелых суспензиях в центробежном поле, создаваемом в результате вращения пульпы.
В основу технологии гидроциклона положено использование вращательного движения, при котором под действием центробежной силы происходит разделение веществ с различной плотностью. Что-то подобное происходит в центрифугах или сепараторах. Различие заключается в том, что в данном случае для создания вращательного движения жидкости используется энергия текущего водного потока. В процессе вращения потока по круговой траектории на него начинает действовать центробежная сила, которая будет повышать давление у периферии и создавать разряжение в центре.
В отличие от центрифуг и центробежных насосов вращательное движение жидкости осуществляется не за счет вращения частей этих аппаратов, а за счет тангенциального введения потока в корпус аппарата, имеющего цилиндрическую форму. Увеличение скорости вращения жидкости происходит при попадании потока из цилиндрической части гидроциклона в коническую. В этот момент частицы механических примесей и взвеси отбрасываются к стенкам, которые перемещаются по спиральной траектории по конической поверхности к вершине конуса и затем попадают в камеру для сбора примесей. В то же время осветленный поток перемещается к центру вращения, где находится зона разряжения и выбрасывается из аппарата.
Гидроциклоны могут применяться как самостоятельные аппараты, либо объединенными в батареи в открытых или замкнутых циклах измельчения, отмывочных установках очистных сооружений.
Целью данной работы является разработка программно-аппаратного комплекса для автоматизированного управления насосной гидроциклонной установки (НГЦУ), который позволит контролировать и управлять технологическим процессом.
Актуальность данного дипломного проекта обусловлена тем, что модернизация автоматизированной системы управления (АСУ) НГЦУ приведет к повышению стабильности работы установки и, как следствие, к снижению потенциального риска аварии. На данный момент проект по модернизации внедрен, и спроектированная АСУ успешно функционирует.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы была разработана автоматизированная система управления насосной гидроциклонной установки, соответствующая требованиям технического задания. Также реализованы следующие задачи:
- проанализирован и разобран технологический процесс, на основе чего разработана принципиальная технологическая схема НГЦУ;
- в соответствии с требованиями к иерархии ТЗ разработана структурная схема комплекса технических средств;
- осуществлен выбор средств автоматизации с учетом уже имеющихся КИПиА;
- разработаны принципиальные электрические схемы НГЦУ на основе НТД и паспортов на имеющееся и подобранное новое оборудование;
- разработано алгоритмическое обеспечение АСУ;
- произведено моделирование составной части технологического процесса НГЦУ;
- осуществлена разработка системы диспетчеризации для визуализации и управления технологическим процессом.
Результаты работы могут быть использованы при реализации АСУ НГЦУ.
1 Громаков Е. И. Проектирование автоматизированных систем: учебно-методическое пособие. - Томск: Томский политехнический университет, 2010. - 173 с.
2 Комиссарчик В. Ф. Автоматическое регулирование технологических процессов: учебное пособие. - Тверь: ТГТУ, 2001. - 247 с.
3 Поваров А. И. Гидроциклоны. - М.: Госгортехиздат, 1961. - 265 с.
4 Волошенко А. В. Проектирование систем автоматического контроля и регулирования: учебное пособие. - Томск: Томский политехнический университет, 2011. - 108 с.
5 Лукас В. А. Теория управления техническими системами: учебное пособие для вузов. - 4-е изд., испр. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2005. - 677 с.
6 Казанцев В. П. Системы управления исполнительными механизмами: учебное пособие. - Пермь: Изд-во Перм гос. техн. ун-та, 2010. - 216 с.
7 Интерактивный каталог СА 01 - 2015.
8 Каталог ST PCS 7 - 2009. Версия 7.1.
9 Brochures Siemens ST 70 - 2013.
10 Пакет сметной документации на объект "Система управления гидроциклонной установкой отделения дробления и измельчения руды".
11 Инструкция группы гидроциклонов NP660-7XLQ.
12 Инструкция по сборке, монтажу, техническому обслуживанию, уходу и эксплуатации шламового насоса 450HTU-NZJA-MR.
13 "How do you configure a connection between Wincc flexible Runtime (PC/Panel) and a SIMATIC S7-300/400 via Industrial Ethernet?". WinCC flexible FAQ, August 2008.
14 IC CSR 26000:2011 Социальная ответственность организации. Требования. Международный стандарт.
15 ГОСТ 12.0.002-80 система стандартов безопасности труда. Термины и определения.
16 12.0.003-74 Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.
17 СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы.
18 ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.