Современные химические производства характеризуются сложностью и многообразием операций, высокой производственной мощностью технологических линий. Управление такими производствами возможно лишь при использовании новейших методов и средств автоматизации.
Применение современных средств и систем автоматизации позволяет решать следующие задачи:
- вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных производственных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов, свойств объекта управления, параметров окружающей среды;
- управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции, путем оперативной перестройки режимов работы технологического оборудования, перераспределения работ на однотипном оборудовании;
- автоматически управлять процессами в условиях, вредных или опасных для здоровья человека.
Широкое внедрение систем автоматизации приносит народному хозяйству наряду с прямым экономическим эффектом также существенный организационный эффект, так как требует специалистов высокой квалификации и, следовательно, повышает общий уровень организации производства.
Кемеровское ОАО ²Кокс² является одним из крупнейших химических предприятий в России. Большинство процессов, протекающих в цехах ²Кокса² характеризуются пожаро- и взрывоопасностью перерабатываемых материалов, их токсичностью, наличием тепловых и химических выбросов в атмосферу и сточные воды. Принимая во внимание указанные особенности, а также то, что данное предприятие расположено в пределах крупного населенного пункта, необходимо отметить важность высококачественного управления процессами, что практически исключено без соответствующего уровня автоматизации.
В данном дипломном проекте рассматривается процесс подготовки шихты для производства кокса, который построен по схеме ГИАП (Государственный институт химической промышленности). Этот процесс является одним из подготовительных процессов, которые необходимо выполнить перед непосредственным производством кокса. От того, насколько хорошо подобран процентный состав углей в шихте, а так же степень измельчения шихты зависит напрямую и качество кокса.
Исходя из сказанного, следует отметить необходимость четкого соблюдения норм технологического регламента, жесткого контроля всех параметров процесса, оперативного вмешательства в работу системы автоматического управления при аварийных ситуациях, обеспечения высокой надежности средств и систем автоматизации.
Наличие большого количества точек контроля и регулирования технологических параметров, высокая чувствительность к нарушениям заданного режима, а также необходимость оперативного воздействия на объект управления в случае отклонения параметров от заданных регламентом норм не позволяют даже высококвалифицированному и опытному персоналу обеспечить качественное ведение процесса вручную. Поэтому уровень автоматизации в цехе углеподготовки уже достаточно высок. Существующая система автоматического управления позволяет вести процесс в рамках технологического регламента. Она обладает достаточно высокой живучестью (т.е. способностью выполнять заложенные в нее функции при отказе какой-либо ее части), так как состоит из автономных блоков. Но используемые системой приборы и средства автоматизации имеют относительно короткий срок службы, низкую надежность, а также требуют периодического оперативного вмешательства. Это повышает риск возникновения ошибок, приводящих к аварийным ситуациям. Кроме того, отечественное приборостроение уже не выпускает большую часть приборов и средств автоматизации из существующей схемы, а также запасные части к ним, что затрудняет, а в ряде случаев делает невозможным, проведение ремонтных работ.
При выборе технического оснащения для новой системы автоматического управления следует также учитывать тот факт, что в последнее время самые разнообразные системы, приборы и устройства реализуются на базе микропроцессорных комплексов, которые имеют функционально гибкую структуру, обеспечивают достаточно высокое быстродействие и допускают недорогую технологическую реализацию.
С использованием средств цифровой электроники возможно обеспечение высокой надежности создаваемых автоматических и автоматизированных систем, управляющих как отдельными объектами и технологическими процессами, так и целыми производственными системами. Использование микропроцессоров и микроЭВМ в составе промышленного оборудования обеспечивает снижение на порядок их стоимости по сравнению с системами на элементах малой и средней степени интеграции, реализующими аналогичные функции. Одновременно достигается резкое уменьшение массы и габаритных размеров, а также энергопотребления систем. Переход на новую элементную базу повышает технологичность и воспроизводимость систем промышленной автоматики, резко расширяет экономически доступную сферу их применения, обеспечивает возможность гибкой адаптации архитектуры систем управления к требованиям конкретных применений и специфике условий их эксплуатации.
Проектируемая система автоматического управления основана на применении многоцелевого микропроцессорного контроллера общепромышленного назначения типа ²Адам², который предназначен для решения локальных задач логического управления и автоматического регулирования, и электронной вычислительной машины IBM-совместимого типа, на которую возлагается выполнение функций АСУ ТП. Это позволит получить следующие преимущества:
- повышение надежности функционирования приборов и средств автоматизации, повышение безопасности производства;
- более жесткая стабилизация процесса в рамках, определяемых технологическим регламентом;
- возможность создания локальных производственных сетей и АСУ ТП, в том числе за счет подключения к уже имеющимся и функционирующим системам;
- возможность быстрой и легкой коррекции структуры и параметров системы управления программным путем непосредственно на объекте, в ходе его эксплуатации.
Данная замена должна не только устранить недостатки, но и принести экономический эффект за счет:
- резкого сокращения расходов на электроэнергию;
- уменьшения брака;
- снижения себестоимости.
Детали приборов базового комплекта очень часто выходят из строя и со временем приходят в негодность, так как происходит их износ, а приобрести данные детали в настоящее время сложно, в отличие от деталей современных приборов. К тому же появляются дополнительные расходы на ремонт. Двигатели базового комплекта, выбранные из-за легкого пуска, имеют больший объём потребления электроэнергии по сравнению с проектируемым комплектом, что приводит к дополнительным затратам на электроэнергию. А также не устраивает качество регулирования регулятора РС29.0.42.М, при нарушении пропорций углей различных марок в шихте возможно спекание кокса в печах, что приводит к браку продукции и отказу дорогостоящего оборудования.
В проектируемом же комплекте, использованы современные приборы, которые имеют высокую точность измерения и высокие показатели надёжности, улучшенные технические характеристики, что позволит более рационально использовать материалы и сырьё в данном технологическом процессе, а также снизить нарушения технологического режима. Эти приборы просты в обслуживании и потребляют меньше электроэнергии.
