В статье предложен вариант выбора средств автоматизации и микропроцессорного контроллера для системы автоматизированного управления процессом получения гидросульфида натрия.
Ключевые слова: технологический процесс, гидросульфид натрия, автоматизированное управление, средства измерения.
Немаловажную роль в выводе экономики страны из текущей кризисной ситуации может сыграть развитие малого производства и увеличение его доли в структуре промышленности. В этой связи, первоочередное внимание необходимо уделять возможностям повышения качества производственного процесса, снижению издержек производства, развитию технологий и производств, отвечающих современному уровню научно-технического прогресса. Примером этого может служить внедрение автоматических производственных линий, систем автоматического контроля, регулирования и управления производственным процессом. Гидросульфид натрия в основном применяется в текстильной промышленности и химической (красители, этантиол). На большинстве заводов, производящих гидросульфид натрия, практически отсутствуют современные автоматизированные системы управления технологическими процессами. В данной работе представлено исследование и разработка системы управления процессом получения гидросульфида натрия. Результаты работы можно использовать при разработке новых и модернизации существующих систем управления технологическими процессами производства гидросульфида натрия.
Гидросульфид натрия представляет собой белые или безцветные гигроскопические кристаллы, хорошо растворимые в воде. Образует кристаллогидраты. Является слабо гидролизуемой солью — кислой солью натрия и сероводорода. Плавится без разложения, в расплавленном состоянии гидросульфид натрия имеет чёрный цвет. Типичный восстановитель, окисляется кислородом воздуха. Гидросульфид натрия применяют главным образом в цветной металлургии при обогащении руд цветных металлов методом флотации. Во флотационных процессах он является реагентом-регулятором при обогащении медных, свинцовых, цинковых, молибденовых и сурьмяносодержащих руд. В кожевенной промышленности он используется как компонент состава для удаления наружного слоя шкур. Также он применяется как сырьё в химической промышленности (для производства этилмеркаптана, бутифоса, красителей). В текстильной промышленности его применяют при производстве искусственного шелка. Также гидросульфид натрия — это отбеливатель для хлопка, льна, рейона и нейлона.
Любой технологический процесс создается и осуществляется для получения конкретной цели, а именно изготовления конечной продукции с заданными критериями качества. Получение гидросульфида натрия надлежащего качества, с минимальными издержками, соответствующего ГОСТ и ТУ — невозможно без современной системы управления технологическим процессом. В настоящее время известно несколько общепринятых схем автоматизации процесса получения гидросульфида натрия.
Наиболее распространены схемы стабилизации отдельных величин с помощью локальных одноконтурных САР. Эти САР связаны между собой через процесс и обеспечивают соблюдение материального и теплового балансов. Для системы управления процессом выбран программируемый контроллер автоматизации xPAC P-8741-Atom. Программируемый модульный контроллер XP-8x41-Atom на базе ОС WindowsEmbeddedStandard 2009. Процессор Intel Atom Z500 позволяет легко справляться с высокими нагрузками, благодаря высокой тактовой частоте. Модуль аналогового ввода I-87019RW с параллельной шиной обеспечивает высокопроизводительный сбор сигналов тока и напряжения от аналоговых датчиков. Модуль дискретного ввода I-8051 с параллельной шиной серии I-8000(W) и модуль вывода дискретных сигналов I-8037W предназначены для работы c программируемыми контроллерами ICP DAS или пассивными шасси на их основе [1]. Модуль аналогового вывода I-87028UW с параллельной шиной обеспечивает высокоскоростное управление аналоговыми сигналами. Панель оператора MT8090XE имеет высокую скорость передачи данных и отрисовки объектов интерактивного графического дисплея. Печатная плата панели обработана специальным образом для защиты от воздействия влаги и пыли [6]. Датчик температуры ТТ400 предназначен для того чтобы контролировать термические показатели всех процессов в различных средах, которые размещены во взрывоопасных зонах. Основным конструктивным отличием таких устройств является наличие у них взрывозащищённой оболочки и искробезопасной цепи [2]. При помощи датчика давления LD290 определяются как избыточное, так и вакуумметрическое давление в жидких, газообразных и парообразных средах. В качестве измерительного устройства используются ёмкостные преобразователи давления, изготовленные из различных материалов и с разными заполняющими жидкостями. Температурный датчик (сенсор) обеспечивает компенсацию по температуре, в результате чего серия LD290 обладает очень высокой точностью и стабильностью в работе [3]. Для измерения расхода в проекте используется вихревой расходомер Prowirl 72F-универсальный прибор для измерения объемного расхода газа, пара или жидкости. Надежный и запатентованный емкостный чувствительный элемент обеспечивает высокую точность измерения даже в самых сложных рабочих условиях. Уровнемеры серии Rosemount 5300 являются хорошим выбором для измерения уровня сжиженных газов в горизонтальных резервуарах и подземных резервуарах из-за ограниченного места под монтаж оборудования [4]. Плотномер DC-40 предназначен для измерения плотности жидких продуктов с динамической вязкостью до 1200 мПа в резервуарах. В DC-40, в качестве чувствительного элемента используется полностью погруженная в жидкость резонаторная трубка. Благодаря этой особенности прибор обладает несравненной точностью и стабильностью измерений. Встроенный температурный датчик позволяет рассчитать температурную коррекцию. Преобразователь частоты серии А300 общепромышленного назначения с векторным управлением применяются для регулирования скорости вращения асинхронных двигателей переменного тока c нагрузкой постоянного и переменного типа. Имеет высокий пусковой момент и большой функционал. В качестве ИМ для внесения регулирующего воздействия был выбран электропривод прямоходный NA-NL. Компактная конструкция имеет высокую степень защиты от воздействий окружающей среды для избегания попадания пыли и влаги в корпус привода во время эксплуатации. Имеют только взрывозащищенное исполнение. В качестве ИМ для переключения потоков выбраны электромагнитные клапана 21X2KE250. Они предназначены для автоматического перекрывания химических продуктов, горячей воды и других сред совместимых с материалом клапана. Автоматические выключатели DEKraft ВА-101 предназначены для защиты щитового оборудования от токов перегрузки и короткого замыкания. Для защиты оборудования в проекте используется семь однополюсных автоматических выключателей модели ВА101–1P-001A-B. Пускатель электромагнитный малогаборитный КМИ-34010 предназначен для подачи питания на щит управления по управляющему сигналу от переключателя, расположенного на щите управления. Контакторы малогабаритные серии КМИ прошли сертификационные испытания и на их серийный выпуск получен сертификат соответствия РОСС CN.ME86.B00144. Для управления электромагнитными клапанами было выбрано промежуточное реле Реле РЭК77/3. Предназначены для передачи команд управления исполнительными элементами путем коммутации их электрических цепей своими переключающими контактами. Блок питания DSP60 Предназначен для питания постоянным током щитового оборудования, а так же измерительных датчиков. Монтаж осуществляется на DIN-рейку.
В данной работе было проведено исследование системы управления процессом производства гидросульфида натрия. Применение микропроцессорного контроллера xPAC Atom позволит значительно увеличить точность задания параметров; уменьшить время переходных процессов в аппаратах, тем самым повысить качество производимой продукции. При проектировании использовались современные микропроцессорные средства автоматизации, современные датчики и исполнительные механизмы. Были выбраны преобразователи частоты, что принесет значимый экономический эффект, а также обеспечит более качественное регулирование.
Литература:
1. Промышленный контроллер XP-8741-Atom [Электронный ресурс]// Компания ICP DAS.URL: http://icpdas.nnz-ipc.ru/ good/show/17545/1872660/ (дата обращения 25.01.2018)
2. Каталог продукции ЗАО «Росприбор» [Электронный ресурс]// Расприбор — измерительные приборы и датчики. URL: http://www.rospribor.com/ (дата обращения 25.01.2018)
3. Gage Pressure Transmitters LD290 [Электронный ресурс]// SMAR — Industrial Automation.URL: http://www.smar.com/en/product/ld290-seriesgage-pressure-transmitters (дата обращения 25.01.2018)
4. Расходомеры Prowirl 72F [Электронный ресурс]// Компания ПромКомплектИнжиниринг. http://www.pkimpex.ru/opisanie/raskhodomerprowirl-72f (дата обращения 25.01.2018)
5. Панель оператора MT8090XE [Электронный ресурс]// ООО «ПЛКСистемы». URL: http://www.weintek.ru/XE.php (дата обращения 25.01.2018)
