<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Journal of Technical Research</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Journal of Technical Research</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Журнал технических исследований</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2500-3313</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">28756</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Информатика, вычислительная техника и управление</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject></subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Информатика, вычислительная техника и управление</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Development of automated control system  of technological process of receiving aniline at the stage  of rectification</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом получения анилина  на стадии ректификации</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Фролов</surname>
       <given-names>Евгений Андреевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Frolov</surname>
       <given-names>Evgeniy Andreevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>hando19@yandex.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Медведева</surname>
       <given-names>Людмила Ивановна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Medvedeva</surname>
       <given-names>Lyudmila Ivanovna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>lyumed@yandex.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Волжский политехнический институт (филиал) ВолгГТУ</institution>
     <city>Волжский</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Volzhsky Polytechnic Institute (branch) of VSTU</institution>
     <city>Volzsky</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">АО &quot;Волжский Оргсинтез&quot;</institution>
     <city>Волжский</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Volzhsky Orgsynthese</institution>
     <city>Volzhsky</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Волжский политехнический институт (филиал) ВолгГТУ</institution>
     <city>Волжский</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Volzhsky polytechnic institute (branch) VSTU</institution>
     <city>Volzhsky</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Волжский политехнический институт филиал Волгоградского государственного технического университета</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Volzhsky Polytechnic Institute, branch of the Volgograd State Technical University</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>5</volume>
   <issue>2</issue>
   <fpage>19</fpage>
   <lpage>23</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/28756/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/28756/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Данная работа посвящена повышению эффективности управления процессом получения анилина на стадии ректификации.&#13;
В ходе работы получено представление нынешнего состояния предметной области для исследования, проанализированы литературные источники. Выбран объект управления, дан расчет математической модели объекта регулирования, найдены оптимальные настроечные коэффициенты ПИД-регулятора, проведен анализ свойств объекта управления.&#13;
Разработана новая система управления технологическим процессом на базе современных программно-аппаратных средств программируемого логического контроллера.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>This work is devoted to improving the efficiency of management of the process of obtaining aniline at the stage of rectification. In the course of the work the representation of the current state of the subject area for research is obtained, the literature sources are analyzed. The control object is selected, the mathematical model of the controlled object is calculated, the optimal tuning coefficients of the PID controller are found, the properties of the controlled object are analyzed. Developed a new control system of technological process on the basis of modern hardware-software means programmable logic controller.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>ректификация анилина</kwd>
    <kwd>контроллер</kwd>
    <kwd>датчики</kwd>
    <kwd>кубовая жидкость</kwd>
    <kwd>технологический процесс</kwd>
    <kwd>колонна.</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>Distillation of Aniline</kwd>
    <kwd>controller</kwd>
    <kwd>sensors</kwd>
    <kwd>VAT fluid</kwd>
    <kwd>process</kwd>
    <kwd>column.</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Анили́н (аминобензол, фениламин) – органическое соединение с формулой C6H5NH2, простейший ароматический амин. Представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом, немного плотнее воды и плохо в ней растворим, хорошо растворяется в органических растворителях. На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит. Название «анилин» происходит от названия одного из растений, содержащих индиго – Indigoferaanil (современное международное название растения – Indigofera suffruticosa).Изначально анилин получали восстановлением нитробензола молекулярным водородом; практический выход анилина не превышал 15%. При взаимодействии концентрированной соляной кислоты с железом выделялся атомарный водород, более химически активный по сравнению с молекулярным. В мире основная часть производимого анилина используется для производства метилдиизоцианатов, используемых затем для производства полиуретанов. Также он используется при производстве искусственных каучуков, гербицидов и красителей (фиолетового красителя мовеина). В России он в основном применяется в качестве полупродукта в производстве красителей, взрывчатых веществ и лекарственных средств (сульфаниламидные препараты).Применение современных методов управления технологическим процессом позволяет повысить качественные показатели готовой продукции с увеличением экономической эффективности производства. Об актуальности темы свидетельствует ряд нерешенных вопросов, например, большая нестабильность механических характеристик готовой продукции. Малоисследованные характеристики возмущающих воздействий, действующих на процесс с изменением свойств исходных ингредиентов, практически постоянно приводят к переходным процессам, что говорит о необходимости дальнейших исследований и построения динамических систем управления [1].Проведение некоторых современных технологических процессов возможно только при условии их полной автоматизации. При ручном управлении такими процессами малейшее замешательство человека и несвоевременное воздействие его на процесс могут привести к серьезным последствиям. Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами [2].Технологический процесс получения анилина запроектирован двумя потоками на стадии контактирования и одним потоком на стадии дистилляции. Основной целью процесса является получение товарного анилина (массовая доля анилина в продукте 99.4–99.8%) и анилина первого сорта (массовая доля анилина в продукте не менее 99.4%) путем перегонки кубового остатка, получаемого на стадии ректификации анилина.Ректификация кубовой жидкости со стадии отгонки легкокипящих фракций, имеющей массовую долю 98.0% анилина, производится на 3-х колпачковой тарельчатой колонне, работающей непрерывно (рис. 1). Среда в колонне токсичная и пожароопасная. Остаточное давление создается масляным вакуум-насосом более 40 мм. рт. ст. и поддерживается на линии отдувки.Колонна имеет куб, снабженный выносным кожухотрубчатым кипятильником (позиция 6), который обогревается паром температурой 160°C при давлении 0.6 МПа. Количество пара регулируется с коррекцией по уровню. Циркуляция кубовой жидкости через кипятильник естественная.Кубовая жидкость из куба колонны со стадии отгонки легкокипящих фракций в количестве 6375–7320 л/ч непрерывно подается на 12-ю тарелку (считаю снизу) колонны (позиция 5) через теплообменник, где смесь подогревается до температуры 128–130°C. Температура в кубе колонны 138–140°C поддерживается изменением расхода греющего пара в выносном кипятильнике (позиция 6).Пары дистиллята (товарный анилин), выходящие из колонны при температуре 97–98°C, конденсируются в трубчатом дефлегматоре (позиция 1), который охлаждается оборотной водой. Пары дистиллята, конденсируясь, стекают в емкость товарного анилина (позиция 3) объемом 6.3 м3. При этом массовая доля основного вещества в товарном анилине должна быть не менее 99.4%, воды не более 0.3%, нитробензола не более 0.004%. Из емкости товарного анилина (позиция 3) товарный анилин в количестве 5675–6420 л/ч насосом непрерывно откачивается на склад анилина.Часть дистиллята в количестве 11 350–12 840 л/ч из емкости (позиция 3) насосом (позиция 4) в виде флегмы возвращается в колонну. Кубовая жидкость из колонны (позиция 5) в количестве 600–800 л/ч при температуре 138–140 °C с массовой долей анилина не более 80% насосом (позиция 8) подается на дальнейшую разгонку для получения анилина более низких сортов [3].Одним из важных этапов модернизации системы автоматизированного управления технологических процессов является замена морально устаревших средств автоматизации на более прогрессивные. Так, в качестве основного узла управления, выбирается контроллер ModiconM580 ePAC – инновационный контроллер ePAC со встроенной системой Ethernet, который позволит повысить эффективность управления технологическим процессом [4]. Он включает в себя следующие элементы:модуль 8 аналоговых входов Modicon X80 BMXAMI0800, подключается с помощью 28-контактной клеммной колодки;модуль 8 аналоговых выходов Modicon X80 BMXAMO0802, подключается с помощью 20-контактной клеммной колодки, токовый контур питается от источника питания (модуля) и не требует внешнего питания;модуль дискретного вв/выв Modicon X80 BMXDDM16022; – модуль питания 24 В Modicon X80 BMXCPS2000 обеспечивает электропитанием каждый модуль, подключенный к платформе ввода / вывода;– сигнальное реле, встроенное в каждый модуль электропитания, имеет беспотенциальный контакт, доступный на передней панели, на 2-х контактный разъем [5].При выборе датчиков измерения параметров процесса нижнего уровня, предпочтение отдается приборам фирмы SIEMENS – известного производителя средств автоматизации:микропроцессорный емкостный уровнемер для жидкостей и сыпучих веществ SIEMENSSITRANS LC 300 [6];погружной датчик  температуры SIEMENS Immersion Temperature Sensors QAE3075с НСХ Pt100 и выходным сигналом 4…20 мА[7], погружная часть 16 см, диапазон температуры измеряемой среды 0…200°С;вихревой расходомер SIEMENSSITRANS FX предназначен для измерения нормального объемного и массового расхода пара, газа, проводящих и не проводящих жидкостей посредством одного устройства с возможностью компенсации по температуре и давлению [8];в качестве исполнительного механизма для внесения регулирующего воздействия был выбран 2-ходовый клапан SIEMENS MVF461H с магнитным приводом для управления, пружинным возвратом и ручным управлением [9]. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что система управления процессом получения анилина на стадии ректификации, созданная на базе микропроцессорной техники с использованием современного оборудования в области автоматизации технологических производственных процессов, будет удовлетворять заданным требованиям. </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Артеменко А.И. Органическая химия - 1987[Электронный ресурс] //URL:https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/72235.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Artemenko A.I. Organicheskaya himiya - 1987[Elektronnyy resurs] //URL:https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/72235.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">ГОСТ 21.208-2013. Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах - Введ.2014-12-01. -М.: Стандартинформ, 2014. - 15 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">GOST 21.208-2013. Sistema proektnoy dokumentacii dlya stroitel'stva. Avtomatizaciya tehnologicheskih processov. Oboznacheniya uslovnye priborov i sredstv avtomatizacii v shemah - Vved.2014-12-01. -M.: Standartinform, 2014. - 15 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Технологический регламент цеха №20\8, АО« Волжский Оргсинтез».</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tehnologicheskiy reglament ceha №20\8, AO« Volzhskiy Orgsintez».</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">CPU модуль Schneider Electric [Электронный ресурс]// BMEP581020 - processor module M580 - Level 1 - Distributed - Schneider Electric URL: https://www.schneider-electric.com/en/product/BMEP581020/processor-module-m580---level-1---distributed/.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">CPU modul' Schneider Electric [Elektronnyy resurs]// BMEP581020 - processor module M580 - Level 1 - Distributed - Schneider Electric URL: https://www.schneider-electric.com/en/product/BMEP581020/processor-module-m580---level-1---distributed/.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Платформа и модули Modicon X80 Schneider Electric [Электронный ресурс]// Standard environment - Modicon X80 I-Os - Schneider Electric URL: https://www.schneider-electric.com/en/product-range/61938-modicon-x80-i-os/ .</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Platforma i moduli Modicon X80 Schneider Electric [Elektronnyy resurs]// Standard environment - Modicon X80 I-Os - Schneider Electric URL: https://www.schneider-electric.com/en/product-range/61938-modicon-x80-i-os/ .</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Уровнемер фирмы SIEMENS [Электронный ресурс]// Непрерывное измерение уровня - Цифровое производство, автоматизация промышленности, непрерывные процессы и приводы - Siemens. URL: https://w5.siemens.com/web/ua/ru/iadt/ia/sensors/instrumentation/signaling/Pages/level-measurement.aspx.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Urovnemer firmy SIEMENS [Elektronnyy resurs]// Nepreryvnoe izmerenie urovnya - Cifrovoe proizvodstvo, avtomatizaciya promyshlennosti, nepreryvnye processy i privody - Siemens. URL: https://w5.siemens.com/web/ua/ru/iadt/ia/sensors/instrumentation/signaling/Pages/level-measurement.aspx.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Датчик температуры SIEMENS [Электронный ресурс] // QAE3.. - Погружной датчик для высокой температуры. URL: https://hit.sbt.siemens.com/RWD/(S(o521lcthnpljmqyzs54qzmd2))/app.aspx?RC=RU&amp;lang=ru&amp;MODULE=Catalog&amp;ACTION=ShowProduct&amp;KEY=BPZ%3aQAE3.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Datchik temperatury SIEMENS [Elektronnyy resurs] // QAE3.. - Pogruzhnoy datchik dlya vysokoy temperatury. URL: https://hit.sbt.siemens.com/RWD/(S(o521lcthnpljmqyzs54qzmd2))/app.aspx?RC=RU&amp;lang=ru&amp;MODULE=Catalog&amp;ACTION=ShowProduct&amp;KEY=BPZ%3aQAE3.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Расходомер SIEMENS [Электронный ресурс]// Вихревые расходомеры SITRANS FX300 - Цифровое производство, автоматизация промышленности, непрерывные процессы и приводы - Siemens URL: https://w5.siemens.com/web/ua/ru/iadt/ia/sensors/instrumentation/flow-measurement/Pages/sitrans-fx300.aspx.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rashodomer SIEMENS [Elektronnyy resurs]// Vihrevye rashodomery SITRANS FX300 - Cifrovoe proizvodstvo, avtomatizaciya promyshlennosti, nepreryvnye processy i privody - Siemens URL: https://w5.siemens.com/web/ua/ru/iadt/ia/sensors/instrumentation/flow-measurement/Pages/sitrans-fx300.aspx.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">2-ходовой магнитный клапан SIEMENS [Электронный ресурс]// MVF461H40-20 - 2-ходовой седельный магнитный клапан, фланцевое соединение, PN16 DN40, kvs 20, AC-DC 24 ВURL:https://hit.sbt.siemens.com/RWD/app.aspx?RC=RU&amp;lang=ru&amp;MODULE=Catalog&amp;ACTION=ShowProduct&amp;KEY=BPZ%3aMVF461H40-20.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">2-hodovoy magnitnyy klapan SIEMENS [Elektronnyy resurs]// MVF461H40-20 - 2-hodovoy sedel'nyy magnitnyy klapan, flancevoe soedinenie, PN16 DN40, kvs 20, AC-DC 24 VURL:https://hit.sbt.siemens.com/RWD/app.aspx?RC=RU&amp;lang=ru&amp;MODULE=Catalog&amp;ACTION=ShowProduct&amp;KEY=BPZ%3aMVF461H40-20.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
