Автоматизация процесса нитрования пиридона

Санкт-Петербургский государственный технологический

институт

(Технический университет)

Кафедра автоматизации процессов химической промышленности.

“Автоматизация процесса нитрования пиридона”.

Пояснительная записка к курсовому проекту по учебной дисциплине

“Проектирование систем автоматизации ”.

Выполнил студент 891 гр. :

Солнцев П.В.

Руководитель:

Новичков Ю.А.

Санкт-Петербург

2004

Оглавление.

Исходные данные. 3

Введение. 3

1. Описание технологического процесса. 5

2. Описание УВК. 5

3. Основные решения по автоматизации. 9

4. Разработка принципиальной схемы автоматизации. 10

5. Компоновка средств автоматизации на щитах. 10

6. Построение электрических схем автоматизации. 10

7. Схемы внешних проводок. 11

Список использованной литературы: 13

Приложения.

Исходные данные для проектирования.

1 Расходы (объёмные):

1.1 хладоагента в рубашках реактора и стаб-ра Gхл = 3,8 м3/час

1.2 кислоты на входе реактора Gк = 0,3 м3/час

1.2 нитромассы на выходе из реактора Gвых = 1,3 м3/час

1.3 пиридона на входе реактора Gп = 1 м3/час

1.4 воды на входе стабилизатора Gвод = 2,6 м3/час

1.5 готовой смеси на выходе стабилизатора Gкон = 2,6 м3/час

2 Концентрации азотной кислоты

2.1 на входе в реактор Скн = 0,6 кмоль/м3

2.2 на выходе из реактора Скк = 0,132 кмоль/м3

3 Объёмы

3.1 реактора V = 6 м3

3.2 жидкой фазы в реакторе с коэффициентом заполнения 0,8

Vж = 0,8*6 = 4,8 м3

4 Температуры:

4.1 нитромассы на выходе реактора 0C

4.2 смеси на выходе из стабилизатора 0C

4.3 хладоагента на выходе из реактора хлк50C

4.4 хладоагента на выходе из стабилизатора хлк0C

5 Порядок реакции n = 1

5.1 нитромассы в реакторе L1 = 1,5м

5.2 воды в сбросной ёмкости L3 = 3м

5.3 смеси в стабилизаторе L2 = 1,5м

6 Вакуум

6.1 в линии отвода окислов 300 гПа

Введение.

Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения производственного процесса. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.

В данной курсовой работе разрабатывается проектная автоматизация процесса нитрования пиридона.

Целью курсового проекта является разработка функциональной схемы автоматизации, компоновка средств автоматизации на щитах и пультах, построение и оформление электрических и пневматических схем автоматизации, выполнение схем внутренних и внешних проводок.

1. Описание технологического процесса.

В качестве объекта автоматизации рассматривается реактор полного смешения непрерывного действия с рубашкой и мешалкой (рис 1).

Смесь пиридона с уксусным ангидридом (с параметрами Gп, п, Срп) подаётся на вход реактора (1). Туда же подаётся азотная кислота (с параметрами Gк, к, Скн, Срк). Процесс идёт при температуре 1; съём тепла осуществляется подачей холодной воды (с параметрами Gхл, хлн, Срхл) в рубашку реактора. Из реактора нитромасса (с параметрами Gвых, вых, Скк, Срвых) поступает в стабилизатор (2), где охлаждается холодной водой до температуры 2 и разбавляется водой в соотношении 1:2, после чего идёт на стадию кристаллизации (с параметрами Gсм, см, Срсм).

На случай аварии предусмотрена сбросная ёмкость (3), заполненная водой. Все аппараты, содержащие азотную кислоту, соединены с ловушкой окислов азота (4) и линией разряжения.

Процесс нитрования пиридона протекает при температуре 1, давлении Р и уровне жидкости h1. Азотная кислота является ключевым компонентом. Расход уксусного ангидрида с пиридоном определяется производительностью предыдущего аппарата и по нему действует возмущение.

1- реактор полного смешения непрерывного действия; 2 – стабилизатор; 3 – сбросная ёмкость; 4 – ловушка окислов азота.

Рисунок 1 - Технологическая схема процесса нитрования пиридона.

2. Описание УВК.

В качестве управляющего вычислительного комплекса (УВК) в данном проекте выбран контроллер Matsushta FP2.

Matsushta FP2 — это компактный многоканальный многофункциональный высокопроизводительный микропроцессорный контроллер, предназначенный для автоматического регулирования и логического управления технологическими процессами. Контроллер предназначен для построения управляющих и информационных систем автоматизации технологических процессов малого и среднего (по числу входов-выходов) уровня сложности и широким динамическим диапазоном изменения технологических параметров, а также построения отдельных подсистем сложных АСУ ТП, обеспечивая при этом оптимальное соотношение производительность/стоимость одного управляющего или информационного канала.

В составе контроллера FP2 имеются модули выхода на сеть PROFIBUS FMS (для систем управления высокого уровня – универсальный модуль FP2-FMS/DP-M) и PROFIBUS DP (для управления распределенными полевыми устройствами от простых модулей до контроллеров FP1 и FP0 - модуль FP2-DP-M). Универсальный модуль FP2-FMS/DP-M может поддерживать работу обеих сетей одновременно. Количество станций в сети –до 125.

В кросс-платы может быть установлено до 2 модулей PROFIBUS; скорость передачи – от 9,6 кбит/с (расстояние – до 1200м без репитера и 4800м – с репитером) до 12Мбит/с (расстояние – до 100м без репитера и 400м – с репитером). Порт – 9-контактное гнездо в стандарте RS485

В состав контроллера Matsushta FP2 входят: центральный микропроцессорный блок контроллера, блок питания, от 5 до 14 плат расширения и ряд дополнительных блоков. Кросс плата предназначена для увеличения числа входов-выходов контроллера. Контроллер Matsushta FP2 является проектно - компонуемым изделием. Его состав и ряд параметров определяются потребителем и указываются в заказе. Контроллер имеет встроенную самодиагностику, средства сигнализации и идентификации неисправностей, в том числе при отказе аппаратуры, выходе сигналов за допустимые границы, сбое в ОЗУ, нарушении обмена по сети и т.п. Для дистанционной передачи информации об отказе предусмотрены специальные дискретные выходы.

Конкретный состав остальных изделий оговаривается в заказе.

МОДУЛИ ВВОДА/ВЫВОДА

1. Модули ввода дискретных сигналов постоянного тока.

Контроллер FP2 имеет в своем составе модули расширения для ввода дискретных сигналов: FP2-16XD2 (с клеммным соединителем с линиями датчиков) и FP2-64XD2 (с разъемом) – рис.4. Эти модули имеют соответственно 16 и 64 канала. Кроме того, дискретные сигналы (64 линии) могут быть поданы на специализированный модуль ЦПУ FP2-C1D. Характеристики модулей приведены в табл.1

Табл.1. Характеристики модулей дискретного ввода.

Характеристика Модуль FP2-16XD2 Модуль FP2-64XD2; ЦПУ FP2-C1D

Число каналов 16 64 (2 группы по 32)

Гальваническая развязка Оптронная Оптронная

Номинальное Uвх, В 12 - 24 24

Максимальный Iвх, мА 10 5

Потребляемый модулем ток от источника питания контроллера, мА

80

100

2. Модули вывода дискретных сигналов постоянного тока.

Модули вывода дискретных сигналов представлены более широко: это прежде всего модули вывода FP2-Y16T и FP2-Y16P - 16 каналов с клеммным соединителем и открытым коллектором на npn и pnp транзисторах соответственно. Аналогичные модули на 64 канала с разъемами: FP2-Y64T и FP2-Y64P. Кроме того, в комплекте модулей УСО FP2 имеются релейные модули вывода FP2-Y6R (6 каналов) и FP2-Y16R (16 каналов). Характеристики модулей приведены в табл.2

Табл.2. Характеристики