Автоматизация_ВиВ_23.06.2015 / РГЗ_МУ_АВТОМАТИЗ_СИСТ_ВиВ_ЗАОЧНИК_V12.01.2015_V111
.pdf13. Дядик, В.Ф. Теория автоматического управления: учебное пособие / В.Ф. Дядик, С.А. Байдали, Н.С. Криницын; Национальный исследовательский Томский политех ун-тет. − Томск: Изд-во Томского политех. ун-та, 2011. – 196 с.
14.Клиначѐв, Н.В. Моделирование систем в программе VisSim. Справочная система / Н.В. Клиначѐв. – Режим доступа: http://model. exponenta.ru/help/vissim.htm.
15.Дьяконов, В.П. MATLAB R2006/2007/2008 + Simulink 5/6/7.
Основы применения / В.П. Дьяконов. – М.: «СОЛОН-Пресс», 2008. – 800 с.
16.Секушин, Н.А. Автоматизированные системы управления в лесной промышленности [Электронный ресурс] : учебное пособие: самост. учеб. электрон. изд. / Н.А. Секушин; Сыкт. лесн. ин-т. – Электрон. дан. – Сыктывкар: СЛИ, 2013. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com.
17.Барашко, О. Г. Автоматика и автоматизация производственных процессов: практикум / О. Г. Барашко. – Минск: БГТУ, 2011. – 90 с.
18.Автоматизация химико-технологических процессов: методические указания к выполнению раздела «Автоматизация производственных процессов» дипломного проекта студентами технологических специальностей / Сост. Е.В. Ерофеева; Иван. гос. хим.- технол. ун-т. – Иваново, 2006. – 40 с.
19.Волошенко, А. В. Проектирование функциональных схем систем автоматического контроля и регулирования: учебное пособие / А.В. Волошенко, Д.Б. Горбунов. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. – 109 с.
20.Ившин, В.П. Современная автоматика в системах управления технологическими процессами: учебное пособие / В.П. Ившин, М.Ю. Перухин. – М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. – 400 с. + ( Доп. мат. znanium.com).
–(ВО: Бакалавриат). (п) ISBN 978-5-16-005162-8.
21.Сайт К. Полякова «Преподавание, наука и жизнь» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://kpolyakov.narod.ru/uni/zaoch.htm
Список рекомендуемой литературы
1. Автоматика и автоматизация производственных процессов: методические указания к курсовой работе / А.П. Прокопьев. – Красноярск:
КрасГАСА, 2006. – 24 с.
2. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения: учебнометодическое пособие для практических занятий / сост. Р.Т. Емельянов, В.И. Иванчура, А П. Прокопьев, А.С. Климов. – Красноярск: Сиб. федер.
ун-т, 2014. – 56 с.
3. Волошенко, А.В. Проектирование систем автоматического контроля и регулирования: учебное пособие / А.В. Волошенко, Д.Б.
11
Горбунов. – Томск: Изд–во Томского политехнического университета,
2011. – 108 с.
4. Попкович, Г.С. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения / Г. С. Попкович, М.А. Гордеев. – М.: Высш. шк., 1986. – 392 с.
5.Рульнов, А.А. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения: учебник / А.А. Рульнов, К.Ю. Евстафьев. – 2-e изд. – М.:
НИЦ ИНФРА-М, 2014. – 192 с. ISBN: 978-5-16-009369-7.
6.Ившин, В.П. Современная автоматика в системах управления технологическими процессами: учебное пособие / В.П. Ившин, М.Ю. Перухин. – М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. – 400 с. + ( Доп. мат. znanium.com).
–(ВО: Бакалавриат). (п) ISBN 978-5-16-005162-8.
7. Барашко О.Г. Автоматика и автоматизация производственных процессов: практикум / О.Г. Барашко. – Минск: БГТУ, 2011. – 90 с.
8. Барашко, О.Г. Проектирование систем автоматизации: курс лекций / О. Г. Барашко. – Минск: БГТУ, 2011. – 170 с.
9. Карпович, Д.С. Автоматика, автоматизация и автоматизированные системы управления технологическими процессами: практикум / Д.С. Карпович, О.Г. Барашко. – Минск: БГТУ, 2013. – ХХХ с.
10. Ившин, В.П. Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах: учебное пособие. В 2 т.; Т. 1. / В.П. Ившин, М.Ю. Перухин, И.А. Дюдина, А.В. Фафурин. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол.
ун-та, 2010. – 277 с. ISBN 978-5-7882-0965-4. (www.moodle.ipm.kstu.ru/ mod/resource/view.php?id=6961).
11. Ившин, В.П. Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах: Учебное пособие. В 2 т.; Т. 2. / В.П. Ившин, М.Ю. Перухин, И.А. Дюдина, А.В. Фафурин. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол.
ун-та, 2010. – 236 с. ISBN 978-5-7882-0966-1. (www.moodle.ipm.kstu.ru/ mod/resource/view.php?id=6962)
12. Основы проектирования систем автоматизации технологических процессов и аппаратов: учебное пособие/ А.В. Фафурин, И.А. Дюдина, В.П. Ившин. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2007. – 174 с.
13. Ившин, В.П. Разработка функциональных схем контроля и регулирования технологических параметров в курсовых и дипломных проектах: методические указания / В.П. Ившин, А.И. Хайрутдинов // Казанский гос. технол. ун-т: Казань, 2006. – 56 с.
14. Бушуев С.Д., Михайлов В.С. Автоматика и автоматизация производственных процессов. – М.: Стройиздат, 1990. – 256 с.
15. Андреев, С.А. Автоматика. Задания и методические указания к выполнению контрольной работы для студентов факультета заочного образования / С.А. Андреев, Ю.А. Судник. – М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2008.
– 48 с.
16. Технологические процессы и производства: самостоятельная работа студентов: методические указания для подготовки
12
дипломированного специалиста по направлению 651900 «Автоматизация и управление», специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств», очной и заочной форм обучения / сост. Н.А. Секушин; Сыкт. лесн. ин-т. – Сыктывкар: СЛИ, 2008. – 48 с.
17. Секушин, Н.А. Автоматизированные системы управления в лесной промышленности [Электронный ресурс]: самост. учеб. электрон. изд. / Н. А. Секушин; Сыкт. лесн. ин-т. – Электрон. дан. – Сыктывкар:
СЛИ, 2013. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com.
18. Секушин, Н.А. Автоматизированные системы управления в лесной промышленности [Электронный ресурс]: самост. учеб. электрон. изд. / Н. А. Секушин; Сыкт. лесн. ин-т. – Электрон. дан. – Сыктывкар:
СЛИ, 2013. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com.
19. Попкович, Г.С. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения / Г. С. Попкович, М.А. Гордеев. – М.: Высш. шк., 1986. – 392 с.
20. Схиртладзе, А.Г. Автоматизация технологических процессов и производств [Электронный ресурс]: учебник / А.Г. Схиртладзе, А.В. Федотов, В.Г. Хомченко. – М.: Абрис, 2012. – 565 с. http://www.bibli oclub.ru/book/117523.
21. Попов, Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления / Е.П. Попов. – М.: Издательство Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1989. – 304 с.
22. Автоматизация химико-технологических процессов: методические указания к выполнению раздела «Автоматизация производственных процессов» дипломного проекта студентами технологических специальностей / Сост. Е.В. Ерофеева; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. -
Иваново, 2006. - 40 с.
23. Журнал Автоматизация и производство [Электронный ресурс]. –
Режим доступа: http://www.owen.ru/52141432.
24. Журнал Водоснабжение и санитарная техника [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:// www.vstmag.ru.
Стандарты
ГОСТ 14202-69. Трубопроводы промышленных предприятий. Опознавательная окраска, предупреждающие знаки и маркировочные щитки. – М.: Изд-во стандартов, 1971.
ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
– М.: Изд-во стандартов, 1997.
ГОСТ 2.316-79. ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц. – М.: Изд-во стандартов, 1981.
ГОСТ 2.701-84. ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. – М.: Изд-во стандартов, 1986.
13
ГОСТ 2.702-75. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. – М.: Изд-во стандартов, 1977.
ГОСТ 2.710-81. ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. – М.: Изд-во стандартов, 1983.
ГОСТ 2.722-69. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Машины электрические. – М.: Изд-во стандартов, 1971.
ГОСТ 2.732-68. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Источники света. – М.: Изд-во стандартов, 1970.
ГОСТ 2.741-68. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы акустические. – М.: Изд-во стандартов, 1970.
ГОСТ 2.780-68. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы гидравлических и пневматических сетей. – М.: Изд-во стандартов, 1970.
ГОСТ 2.781-68. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Аппараты гидравлические в пневматические - направляющие и регулирующие, приборы контрольно-измерительные. – М.: Изд-во стандартов, 1970.
ГОСТ 2.782-68. ЕСКД. Обозначения условные графические. Насосы и двигатели гидравлические и пневматические. – М.: Изд-во стандартов,
1970.
ГОСТ 2.784-70. ЕСКД. Обозначения условные графические. Элементы трубопроводов. – М.: Изд-во стандартов, 1972.
ГОСТ 2.785-70. ЕСКД. Обозначения условные графические. Арматура трубопроводная. – М.: Изд-во стандартов, 1972.
ГОСТ 2.788-74. ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты выпарные. – М.: Изд-во стандартов, 1976.
ГОСТ 2.789-74. ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты теплообменные. – М.: Изд-во стандартов, 1976.
ГОСТ 2.790-74. ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты колонные. – М.: Изд-во стандартов, 1976.
ГОСТ 2.791-74. ЕСКД. Обозначения условные графические. Отстойники и фильтры. – М.: Изд-во стандартов, 1976.
ГОСТ 2.792-74. ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты сушильные. – М.: Изд-во стандартов, 1976.
ГОСТ 2.793-79. ЕСКД. Обозначения условные графические. Элементы и устройства машин и аппаратов химических производств. Общие обозначения. – М.: Изд-во стандартов, 1981.
ГОСТ 2.794-79. ЕСКД. Обозначения условные графические. Устройства питающие и дозирующие. – М.: Изд-во стандартов, 1981.
ГОСТ 2.795-80. ЕСКД. Обозначения условные графические. Центрифуга. – М.: Изд-во стандартов, 1982.
ГОСТ 21.101-93. СПДС. Основные требования к рабочей документации. – М.: Изд-во стандартов, 1995.
14
ГОСТ 21.110-95. СПДС. Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и материалов. – М.: Изд-во стандартов, 1997.
ГОСТ 21.401-88. СПДС. Технология производства. Основные требования к рабочим чертежам. – М.: Изд-во стандартов, 1990.
ГОСТ 21.408-93. СПДС. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов. – М.: Изд-во стандартов, 1995.
ГОСТ 21.404-85. СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные для приборов и средств автоматизации в схемах. – М.: Гос. комитет СССР по делам стр-ва, 1986. – 11 c.
ГОСТ 21.408-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов. – М.: Изд-во стандартов, 1995.
ГОСТ 21.614-88 СПДС. Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах. – М.: Изд-во стандартов, 1990.
ГОСТ 8.417-81 ГСП. Единицы физических величин. – М.: Изд-во стандартов, 1983.
15
Приложение 1
Пример оформления раздела «Анализ технологического процесса как объекта управления»
Технологический процесс очистки сточных вод [15]. Различают внутрицеховые методы очистки сточных вод и методы очистки общего стока. Далее рассматриваются вопросы автоматизации процессов очистки сточных вод общего стока.
Для обеспечения требуемых показателей сточные воды общего стока подвергаются механической, биологической и химической очистке на специальных очистных сооружениях, рис. П1.1:
1 – первичный отстойник;
2 – усреднитель;
3 – смеситель;
4 – аэротенк;
5 – иловый канал;
6 – илонакопитель;
7 – вторичный отстойник;
8 – химическая очистка.
Рис. П1.1. Схема очистки сточных вод
Сточные воды сначала поступают на первичные отстойники, предназначенные для удаления из сточных вод взвешенных и плавающих веществ. Затем в смесителях и усреднителях, производится нейтрализация сточных вод и сглаживание рН. Биологическая очистка сточных вод осуществляется в аэротенках, в которых стоки обрабатываются активным илом при непрерывной аэрации для снижения содержания в них органических соединений и увеличения количества растворенного кислорода. Подача воздуха в аэротенки производится с помощью воздуходувной станции.
16
Избыточный ил собирается в илонакопителях и далее направляется на обезвоживание и сушку.
Во вторичных отстойниках происходит осаждение ила, и осветление очищенной воды. Для более глубокой очистки воду после вторичных отстойников обрабатывают глиноземом и полиакриламидом и пропускают через песочные фильтры.
Основная задача в области очистки сточных вод заключается в разработке новых и максимальном повышении эффективности существующих методов очистки, снижающих себестоимость обработки воды и увеличивающих объемы воды в системах замкнутого водоснабжения.
Одним ив путей достижения этой цели является автоматическое управление процессами очистки сточных вод.
Технологический процесс механической очистки сточных вод.
Для нормальной работы ступени биологической очистки сточных вод их необходимо очистить от взвешенных веществ. Для этой цели стоки пропускают черев первичные отстойники, являющиеся сооружениями механической очистки сточных вод. Эти отстойники снабжены илоскребами и автоматическими устройствами (желобами) для сбора плавающих веществ. Основные контролируемые и регулируемые параметры показаны на схеме, рис. П1.2:
1 – АСР уровня;
2 – АСР удаления шлама;
3– АСК температуры;
4– АСК ОВП;
5– АСК уровня;
6– АСК мощности.
Для контроля за работой первичных отстойников требуется измерять и сигнализировать момент на валу ферм илоскребов, а также сигнализировать уровень ила. Для этого измеряют предельную нагрузку приводных двигателей ферм (поз. 6). Для сигнализации уровня используют фотоэлектрические сигнализаторы СУФ-42 или СУ-101 (поз. 5). По мере накопления осадка по сигналу от КЭП, ил откачивается специальным насосом (поз. 2). Плавающие вещества удаляются автоматически через специальный карман, который при передвижении фермы на определенное время механически погружается ниже уровня воды в отстойнике. По мере накопления в сборнике, плавающие вещества откачиваются (поз. 1). Контролируются также температура (поз. 3) и ОВП (поз. 4) поступающих стоков.
17
Рис. П1.2. Схема автоматической очистки сточных вод в усреднителях и ершовом смесителе
Технологический процесс химической очистки сточных вод.
Химическая очистка сточных вод производится в усреднителях и ершовых смесителях. Схема автоматизации приведена на рис. П1.3:
1, 2 – АСР уровня; 3 – AСР рН;
4 – АСР расхода;
5– АСК температуры;
6– АСК ОВП;
7– АСК рН;
8– АСК концентрации растворенного кислорода;
9– АСК расхода.
Важнейшим параметром, подлежащим контролю и регулированию в усреднителях, является величина рН стоков, колебания которой достигает
± 3рН. Нормальная же жизнедеятельность микроорганизмов активного ила, являющаяся основой биологической очистки, возможна при рН = 6,0 – 7,5. Кислые стоки нейтрализуют известковым молоком, а щелочные – серной кислотой.
Рис. П1.3. Схема очистки сточных вод в усреднителях и ершовом смесителе
18
Дозировку реагентов осуществляют с помощью АСР величины рН (поз. 3). Необходимо измерять температуру стоков (поз. 5), так как при температуре ниже 7–8 °С биологическая очистка прекращается. Для измерения температуры применяют термосопротивления.
Очень важным параметром является расход стоков (поз. 9), так как от нагрузки станций биологической очистки зависит дозировка питательных солей, в частности, аммиачной воды. При наличии напорных трубопроводов такое измерение проводят с помощью диафрагм, В случае подачи стоков через лотки измеряют уровень в лотке и рассчитывают расход по формуле:
где Q – расход, м3/c; a – ширина лотка, м; H – уровень, м; U – средняя скорость, м/с.
Питательные соли (растворы суперфосфата, сульфата аммония или аммиачная вода) добавляют в сточную воду перед аэротенком для обеспечения жизнедеятельности микроорганизмов.
Расход питательных солей устанавливают с помощью АСР расхода (поз. 4) по соотношению с расходом стоков. Для измерения расхода питательных солей применяют ротаметры или электромагнитные расходомеры. Уровни в баках химикатов регулируются c помощью АСР (поз. 1, 2) по расходу химикатов в баки. Контролируются также ОВП стоков после смесителя (поз. 6), рН и концентрация растворенного кислорода перед аэротенками (поз. 7, 8).
Технологический процесс биологической очистки сточных вод.
Схема автоматизации биологической очистки сточных вод приведена на рис. П1.4:
1 - 6 – АСК расхода;
7 – АСР подачи воды на непогашение;
8– АСК температуры;
9– АСК ОВП;
10– АСР уровня;
11– АСК нагрузки;
12– АСК уровня.
Основным сооружением биологической очистки сточных вод является аэротенк. Для поддержания заданного режима биологической очистки в аэротенках необходимо измерять расход воды, ила и воздуха (поз. 1 - 4). Расход воды через водослив определяется высотой уровня воды над порогом водослива; этот уровень измеряется с помощью пьезометрической трубки.
19
Рис. П1.4. Схема автоматизации очистки сточных вод в аэротенке и вторичном отстойнике
Для контроля за расходом воздуха, подаваемого на аэрацию в каналы аэротенков, устанавливают расходомеры, например, диафрагмы (поз. 5). Для гашения пены, образующейся при работе аэротенков, подается вода, расход которой измеряется с помощью диафрагмы (поз. 6). Вода может подаваться периодически по мере накопления пены с помощью командного прибора (поз. 7). Контролируются также температура(поз. 8) и ОВП (поз. 9) иловой смеси из аэротенка.
Иловая смесь из аэротенков поступает во вторичные отстойники, предназначенные для осветления воды. Важнейшим параметром является уровень ила, так как при повышении уровня ила возрастает его унос с водой, а при снижении уровня – снижается концентрация ила, возвращаемого в аэротенки. Для этой цели используют АСР уровня ила (поз. 10), основанную на регулировании высоты переливного порога (шандора) на линии выпуска ила из отстойника.
В качестве датчика уровня ила используют фотореле, например, СУФ-42, опускаемое на тросе в отстойник на определенную глубину. Кроме регулирования уровня ила, предусмотрено измерение нагрузки привода фермы (поз. 11) и сигнализация перегрузки привода.
20