Предыдущая страница реферата | 2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12 | Следующая страница реферата

1) диспетчерский уровень;

2) сетевой интерфейсный уровень;

3) уровень контроллеров и модулей ввода-вывода;

4) уровень датчиков и исполнительных механизмов.

Основные функции диспетчерского уровня – сбор и обработка данных и отображение технологического процесса. Средства диспетчерского уровня позволяют производственному персоналу удаленно контролировать течение технологического процесса, предоставляют доступ к исторической и актуальной технологической информации в удобной для восприятия форме в виде мнемосхем, диаграмм, тревог, исторических данные. На этом уровне необходимо обеспечивать корректность, доступность, простоту понимания отображаемой и записываемой технологической информации. Диспетчерский уровень представлен автоматизированными рабочими местами (АРМ) операторов, технологов, инженеров – компьютерами, получающими информацию с нижних уровней, на которых функционируют системы сбора данных и управления (SCADA), ведутся архивы баз данных (БД) технологических параметров.

Сетевой уровень является прослойкой между вычислительными средствами верхнего и нижних уровней, отвечает за взаимодействие АРМ, систем БД, промышленных контроллеров и устройств сопряжения с объектом (УСО).

Вычислительные средства через блоки согласования объединены в общую сеть с использованием интерфейсов (RS-485, Ethernet). Блок согласования подключается к последовательному порту компьютера (или в виде платы расширения вставляется в разъем непосредственно в компьютере) и выполняет функции преобразователя интерфейсов RS-485 в RS-232 и наоборот. По интерфейсу RS-485 происходит опрос входных параметров промышленных контроллеров, подключенных к сети для диспетчеризации и управления. Функции этого уровня – передача информации между вычислительными средствами автоматизации. На этом уровне обеспечивается детерминированность
(гарантированность передачи данных за заданное время), минимальное время доставки, корректность передаваемой информации. Этот уровень представлен сетевыми устройствами: повторителями, коммутаторами, маршрутизаторами, шлюзами, а также кабельной инфраструктурой сети.

Уровень контроллеров и модулей ввода-вывода решает классические задачи управления технологическими процессами. Наличие этого уровня в отличие от диспетчерского является обязательным, так как основные функции управления в
АСУ реализуются именно на этом уровне. Функции – сбор и обработка первичной технологической информации, управление технологическим процессом. На этом уровне обеспечивается быстрота и корректность первичной обработки технологической информации, гарантированное выполнение алгоритмов управления, надежность работы средств автоматизации, возможность горячей замены вышедших из строя элементов без потери управления в целом.
Центральным элементом на этом уровне является вычислительный блок – программируемый логический контроллер (ПЛК). В соответствии с заложенной в него программой через встроенные или подключаемые модули ввода-вывода осуществляется сбор и обработка первичной информации с самого нижнего уровня – от датчиков технологических параметров (термопар, уровнемеров и т.п.), а также управления исполнительными механизмами (клапанами, двигателями мешалок и т.п.).

Уровень датчиков и исполнительных механизмов, как следует из названия, включает датчики (термометры сопротивления, манометры, pH-метры, емкостные уровнемеры и др.) и исполнительные механизмы (ИМ) с дистанционным управлением (приводы насосов, отсечные и регулирующие клапаны и др.), необходимые для получения информации о ходе управления технологическим процессом. Требования, предъявляемые к этому уровню, – надежность в эксплуатации, точность измерений и управления. Рекомендуется использовать датчики и ИМ с унифицированными аналоговыми и дискретными сигналами
(токовый сигнал 4-20 мА, по напряжению 3.5V ~ 30 V), для упрощения подключения к модулям ввода-вывода контроллеров и УСО.

Упрощенная структурная схема системы представлена на рис. 4.1.
Развернутая структурная схема САУ дана в приложении 2.

…

Рис. 4.1. Упрощенная структурная схема САУ

АНАЛИЗ ФЕРМЕНТЕРА В КАЧЕСТВЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ САУ СТАДИИ

СТЕРИЛИЗАЦИИ БИОРЕАКТОРА

Выше было определено положение ферментера на схеме автоматизации стадии стерилизации, теперь рассмотрим ферментер в качестве объекта автоматического управления. Для этого сначала определим, что представляет собой стадия стерилизации с позиции автоматизации технологических производств.

На стадии стерилизации основной функцией управления является обеспечение заданной последовательности выполнения операций, т. е. функция программно-логического управления. Она реализуется переключением в определенной последовательности запорно-регулирующей арматуры, установленной на трубопроводах технологической обвязки биореактора по достижении технологическими параметрами (ТП) условий переключения или по завершении временных интервалов поддержания ТП. Таким образом, АСУ стадией стерилизации функционирует по разработанной с учетом технологии производства циклограмме переключения управляющих элементов (клапанов, насосов и др.)

За цикл работы биореактора необходимо переключить десятки единиц запорной арматуры, причем в случае ошибочного изменения порядка переключения нарушается стерильность, что ведет к снижению выхода целевого продукта. При управлении вручную ошибки в порядке переключения — одна из причин потерь продукта. Кроме того, переключение вентилей вручную связано с большими затратами труда и времени, т. е. с увеличением длительности вспомогательных операций и снижением производительности реактора. Поэтому автоматизация программно-логического управления — важный резерв повышения эффективности производства эритромицина.

Информация о состоянии технологических параметров процесса снимается с датчиков, расположенных внутри ферментера и входящих в состав запорно- регулирующей арматуры.

Теперь выделим из всех технологических параметров, учитываемых при биосинтезе антибиотика, только те, которые имеют значение для стадии стерилизации.

Промышленный ферментер Ф1 представляет собой аппарат периодического действия. Время одного цикла ферментации 240 часов.

Вследствие большой тепловой емкости этот объект обладает значительной инерционностью и чистым запаздыванием.

Основными технологическими параметрами процесса биосинтеза являются:

1) температуры при проведении вспомогательных операций (стерилизация и др.) и во время ферментации;

2) давления во время стерилизации и во время ферментации; уровни пены и жидкостей в ферментере;

3) pH уровень ферментационной среды;

4) содержание различных веществ в отходящих газах;

5) расходы стерильного воздуха, пара, щелочи, кислоты, пеногасителя, подпитки, холодной воды.

Из них технологические параметры, имеющие значение для стадии стерилизации:

1) температура элементов обвязки в ферментере и на выходе из фермента;

2) давление внутри ферментера;

В соответствии с протекающими в ферментере теплообменными процессами между технологическими параметрами существует следующая связь:

1) нагрев острым паром ведет к повышению температуры на соответствующих элементах обвязки на выходе из ферментера;

2) охлаждение ферментера холодной водой ведет к снижению температуры и давления внутри аппарата (охлаждение имеет место по завершении стадии стерилизации, для сохранения при этом стерильных условий требуется герметичность аппарата)

Исходя из этого, можно определить входные параметры, имеющие значение для процесса стерилизации:

1) расход воздуха FВ;

2) расход пара FП;

3) температура пара ТП;

4) температура охлаждающей воды Тохл;

5) расход охлаждающей воды GОВ.

выходные параметры:

1) температура среды в ферментере ТФ;

2) температура элементов трубопроводной обвязки (штуцер) на выходе из ферментера ТШ;

3) давление внутри ферментера P.

Рис 5.1. Ферментер как объект автоматизированного управления

ВЫБОР СРЕДСТВ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Ранее были раскрыты назначение, цели, и критерии создания АСУ стадией стерилизации (в составе АСУТП биосинтеза эритромицина), определена структура и функционирование ПТК этой АСУ, затем проведен анализ ферментера и стадии стерилизации с позиции автоматизации технологических производств.
Следующим шагом на пути создания автоматизированной системы управления является выбор средств программно-технического комплекса, охватывающий диспетчерский уровень, сетевой уровень и уровень контроллеров и модулей ввода-вывода структурной схемы АСУ.

Как уже было отмечено, при выборе средств ПТК необходимо стремиться к снижению стоимости системы, наладки и эксплуатации, повышению надежности, производительности, простоте эксплуатации, совместимости и другим важным характеристикам системы.

Технические средства автоматизации (ТСА) выбираются таким образом, что в рамках АСУ необходимо соблюдать такие принципы Государственной системы приборов (ГСП), как:

1) агрегатирование;

2) унификация сигналов, интерфейсов, несущих конструкций, элементной базы, модулей и блоков;

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: правила реферата, тема здоровый образ жизни реферат.





Предыдущая страница реферата | 2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12 | Следующая страница реферата