Разработка автоматизированной системы управления участка пламенной денитрации урана
Объектом исследования является автоматизированная система управления участка пламенной денитрации урана на основе программируемого логического контроллера SiemensSIMATICS7-1500. Цель работы – создание автоматизированной системы управления участка пламенной денитрации урана.
Введение ……………………………………………………………………………………………………… 13
1 Методы моделирования………………………………………………………………………….. 15
1.1 Физическое моделирования ………………………………………………………………. 17
1.2 Математическое моделирование на ЭВМ ………………………………………….. 18
1.3 Комбинированное моделирование …………………………………………………….. 19
2 Описание технологического процесса …………………………………………………….. 22
2.1 Получение диоксидов урана из уранилнитрата ………………………………….. 23
2.2 Плазменный процесс разложения нитратных растворов урана на
диоксиды урана и азотную кислоту …………………………………………………………… 26
2.3 Техническое задание на проектирование ……………………………………………… 29
3 Основные требования к информационной системе. Выбор средств
контролирования и диагностики. Функциональная схема автоматизации ……… 32
3.1 Структурные схемы автоматизации ………………………………………………….. 32
3.2 Разработка алгоритма ……………………………………………………………………….. 36
3.3 Функциональная схема автоматизации ……………………………………………… 38
3.4 Выбор контроллер управления………………………………………………………….. 41
3.5 Контроллер Siemens SIMATICS7-1500 ……………………………………………… 46
3.6 Состав аппаратуры и конструктивные особенности…………………………… 47
3.7 Центральные процессоры …………………………………………………………………. 48
3.8 Среда разработки SIEMENS TIA PORTAL ………………………………………… 52
3.9 Системная диагностика …………………………………………………………………….. 54
3.10 Защита информации …………………………………………………………………………. 54
4 Описание информационной среды. …………………………………………………………. 57
4.1 Технология OPC ……………………………………………………………………………….. 57
4.2 Программный пакет MATLAB ………………………………………………………….. 60
4.3 Среда разработки TIAPortalv.12 ………………………………………………………… 61
4.3.1 Конфигурирование аппаратуры и топологии сетей …………………………. 64
4.3.2 Интеллектуальный механизм Drag & Drop ……………………………………… 64
4.3.3 Библиотечные функции ………………………………………………………………….. 64
5 Моделирование системы ………………………………………………………………………… 65
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективности и ресурсосбережение … 80
6.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………………. 80
6.1.1 Анализ конкурентных технических решений ………………………………. 81
6.1.2 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………… 83
6.2 Планирование управления научно-техническим проектом ………………… 85
6.2.1 Иерархическая структура работ проекта ……………………………………… 85
6.2.2 Контрольные события проекта ……………………………………………………. 85
6.2.3 План проекта ………………………………………………………………………………. 86
6.3 Бюджет научного исследования ………………………………………………………… 91
6.4 Затраты на электроэнергию ………………………………………………………………. 91
6.5 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………… 92
6.6 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……………………… 95
6.7 Отчисления во внебюджетные фонды ……………………………………………….. 96
6.8 Накладные расходы ………………………………………………………………………….. 96
6.9 Формирование бюджета затрат исследовательского проекта …………….. 97
6.10 Организационная структура проекта …………………………………………………. 97
6.11 Матрица ответственности …………………………………………………………………. 98
6.12 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования …… 99
7 Социальная отвественность ………………………………………………………………….. 104
Введение ……………………………………………………………………………………………………. 104
7.1 Описание системы ………………………………………………………………………….. 104
7.2 Графический интерфейс………………………………………………………………….. 107
7.3 Защита в случае аварийно ситуации ……………………………………………….. 108
7.4 Защита от ввода некорректных данных …………………………………………… 108
Заключение………………………………………………………………………………………………… 113
Список использованных источников ………………………………………………………….. 114
Приложение А……………………………………………………………………………………………. 118
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………. 129
Приложение В ……………………………………………………………………………………………. 130
Приложение Г ……………………………………………………………………………………………. 133
Приложение Д ……………………………………………………………………………………………. 134
Приложение Е ……………………………………………………………………………………………. 135
Приложение Ж …………………………………………………………………………………………… 136
Приложение З ……………………………………………………………………………………………. 138
Приложение И……………………………………………………………………………………………. 139
Приложение К ……………………………………………………………………………………………. 140
Приложение Л ……………………………………………………………………………………………. 143
Приложение М …………………………………………………………………………………………… 144
Приложение Н……………………………………………………………………………………………. 146
Приложение О……………………………………………………………………………………………. 147
Приложение П……………………………………………………………………………………………. 148
Автоматизация технологических процессов в значительной степени
способствует увеличению производительности труда и улучшению качества
производимой продукции. В нефтехимической и химической промышленности
автоматизации отводиться особая роль, в связи со скоростью протекающих
процессов, а также с опасностью при протекании технологического процесса.
В ходе работы была осуществлена связи между контроллером Siemens и
программным пакетом MATLAB. Переход от компьютерного моделирования к
реализации конечного продукта, является одним из самых трудных. Это
связано, в первую очередь, с тем, что математическая модель, насколько бы
точной она ни была, не способна учесть всех особенностей итоговой системы.
Именно по этой причине трудно переоценить значимость результатов
комбинированного моделирования.
До недавнего времени проводить такие испытания могли лишь крупные
предприятия и организации, которые были способны закупить или произвести
не дешевое, но необходимое для моделирования оборудование. С развитием
миниатюрных компонентов элементной базы, появилась возможность создавать
компактные исследовательские лаборатории в институтах и университетах, при
этом использовать оборудование, аналогичное применяемому в реальных
системах.
Актуальность данной работы определяется тем, что комбинированная
модель дает более полное представления о работе тестируемой системы, что
позволяет предварительно её настроить и выявить потенциальные ошибки
проектирования. В большинстве случаев системы управления работают с
дорогостоящими и/или опасными объектами, в этом случае разработчик не
имеет возможности полноценной проверки работы такой системы. С другой
стороны, до ввода системы в эксплуатацию, ее работа должна на требуемом
уровне обеспечивать управление объектом. Все эти проблемы позволяет
решить комбинированное моделирование.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка
автоматизированной системы управления участка пламенной денитрации урана
с использованием средств автоматизации Siemens.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы
разработана система автоматического управления получением диоксида урана.
Система автоматического управления основывается на
программируемом логическом контроллере SiemensSIMATICS7-1516-3 PN/DP,
который способен контролировать, диагностировать и выполнять мониторинг
всего процесса получения диоксида урана. Рассмотрены несколько
контроллеров других фирм, но не подошедших, так как отсутствует поддержка
мобильных панелей оператора с HMI.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы
рассмотрены методы получения диоксида урана с основными параметрами
технологических величин во время производства. Посчитаны коэффициенты
ПИД-регулятора для поддержания постоянного давления, на уровне 1МПа и
температуры 140°С, во время перемешивания. Данные коэффициенты могут
понадобится если откажет блок ПИД-регулирования контроллера или
невозможно будет осуществить настройку стандартными средствами
TIAPortalv.12.
Также были рассмотрены вопросы технико-эконмического обоснования
проекта и выполнен раздел социальная ответственность, аспекты которого
рассматривают условия при выполнении проектирования.
Таким образом, в результате выполнения выпускной квалификационной
работы выполнено проектирование автоматизированной системы управления
технологическим процессом пламенной денитрации урана, разработка
алгоритма производственного процесса, составление программы выполнения
производственного процесса для контроллера SiemensSIMATICS7-1516.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (174 отзыва)
5 (154 отзыва)
5 (18 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
4.8 (1033 отзыва)
5 (145 отзывов)
4.9 (298 отзывов)
5 (428 отзывов)
4.7 (18 отзывов)
