Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Сучасні хіміко-технологічні процеси відзначаються складністю та високою швидкістю протікання, а також чутливістю до відхилення режимних параметрів від нормальних значень, шкідливістю умов роботи, вибухо- та пожежонебезпечністю перероблюваних речовин. Зі збільшенням навантаження апаратів, потужності машин виконувати технологічні процеси при високих і надвисоких тисках та температурах (близьких до критичних значень), а також швидкостях хімічних реакцій з використанням ручного керування неможливо. У таких умовах навіть досвідчений працівник не може своєчасно вплинути на процес у разі відхилення його від норми, а це може призвести до втрати якості готової продукції, псування сировини, допоміжних речовин, наприклад кристалізаторів, а також до аварійних ситуацій, включаючи пожежі, вибухи, викиди великої кількості шкідливих речовин у навколишнє середовище. Деякі технологічні процеси можна виконувати лише при їх повній автоматизації.Із застосуванням автоматизації поліпшуються основні показники ефективності виробництва. Автоматизація передбачає контроль, регулювання, сигналізацію та блокування технологічних параметрів за допомогою відповідних автоматичних пристроїв.

Автоматизація - це застосування комплексу засобів, що дозволяють здійснювати виробничі процеси без особистої участі людини, але під її контролем . Автоматизація виробничих процесів приводить до збільшення випуску, зниженню собівартості і поліпшенню якості продукції, зменшує чисельність обслуговуючого персоналу, підвищує надійність і довговічність машин, дає економію матеріалів, поліпшує умови праці і техніки безпеки.

Автоматизація звільняє людину від необхідності безпосереднього керування механізмами. В автоматизованому процесі виробництва роль людини зводиться до налагодження, регулювання, обслуговування засобів автоматизації і спостереженню за їхньою дією. Якщо механізація полегшує фізичну працю людини, то автоматизація має мету полегшити так само і розумову працю. Експлуатація засобів автоматизації жадає від обслуговуючого персоналу високої технічної кваліфікації.

За рівнем автоматизації хімічне виробництво займає одне з ведучих місць серед інших галузей промисловості. Хімічні установки характеризуються безперервністю процесів, що протікають у них. Майже всі операції на хімічних установках механізовані, а перехідні процеси в них розвиваються порівняно швидко. Цим пояснюється високий розвиток автоматизації в хімічній промисловості.

Автоматизація параметрів дає значні переваги:

забезпечує зменшення чисельності робочого персоналу, тобто підвищення продуктивності його праці;

приводить до зміни характеру праці обслуговуючого персоналу;

збільшує точність підтримки параметрів виробленої пари;

підвищує безпеку праці і надійність роботи устаткування;

збільшує економічність роботи ректифікаційної колони.

Автоматизація технологічного процесу очищення продуктів гідрування містить у собі автоматичне регулювання, дистанційне керування, технологічні блокування і сигналізацію.

Автоматичне регулювання забезпечує хід беззупинно протікаючих процесів у ректифікаційній колоні (подача циклогексану, подача флегми, роботу автономного контуру та й ін.)

Дистанційне керування дозволяє черговому персоналу пускати і зупиняти технологічний процес, а так само переключати і регулювати його механізми на відстані, з центрального пульта управління.

Автоматичний контроль за роботою процесу розділення продуктів очищеного оксиданту здійснюється за допомогою показуючих і самописних приладів, що діють автоматично. Прилади здійснюють беззупинний контроль процесів, що протікають у технологічному процесі розділення. Прилади контролю розміщають на центральних пультах управління, зручних для спостереження й обслуговування.

Технологічні блокування виконують у заданій послідовності ряд операцій при пусках і зупинках механізмів технологічного процесу. Блокування виключають неправильні операції при обслуговуванні процесу, забезпечують відключення в необхідній послідовності устаткування при виникненні аварії.

Пристрої технологічної сигналізації інформують черговий персонал про стан устаткування (у роботі, зупинене і т.п.), попереджають про наближення параметра до небезпечного значення, повідомляють про виникнення аварійного стану реактора і його устаткування. Застосовуються звукова і світлова сигналізація.

1. Мета та задачі дипломного проекту

Реалізація проекту здійснюється по робочим документам. До складу робочих документів проектів по автоматизації виробничих процесів входять:

1. Структурні схеми контролю і керування, що визначають основні функціональні частини системи автоматизації, їхнє призначення і взаємозв'язки.

2. Функціональні схеми автоматизації виробничих процесів, що роз'ясняють визначені процеси, що протікають в окремих функціональних ланцюгах системи.

3. Загальні види щитів, пультів і постів контролю і керування.

4. Принципові, електричні, пневматичні, гідравлічні схеми автоматичного регулювання, керування, захисту, блокування, сигналізації і живлення. Ці схеми визначають повний склад елементів і зв'язків між ними, а також детальне представлення про принципи роботи системи.

5. Монтажні схеми щитів, пультів і постів контролю і керування, що показують з'єднання складових частин системи (проводу, джгути, кабелі, трубопроводи) із вказівкою місця їхнього приєднання і введення.

6.Схеми зовнішніх електричних і трубних проводок.

7.Плани розташування засобів автоматизації, електричних і трубних проводок.

8.Нетипові креслення установок засобів автоматизації.

9. Інші робочі документи і матеріали .

Задачею дипломного проекту є :

· заміна (при можливості) технічних засобів автоматизації;

· впровадження принципово нової системи управління Foxboro фірми Invensys з метою створення нової автоматизованої систему управління технологічним процесом розділення чистого оксиданту з можливістю подальшої автоматизації усієї стадії вцілому.

· створення математичної моделі об'єкту автоматизації;

· розрахунок системи автоматизації, системи автоматичного регулювання;

· техніко-економічний розрахунок

2. Технічна характеристика об'єкта

2.1 Коротка характеристика підприємства

Відкрите акціонерне товариство “Рівнеазот” (раніше мало назву Рівненський хімічний комбінат, потім - ВО “АЗОТ”,ОХП “АЗОТ”) почало будуватися у середині 60-х років поблизу с. Городок Рівненського району ; вже в 1968 р підприємство випустило першу продукцію ( аміачну воду) а на початку 1969 був одержаний перший аміак. Сьогодні ВАТ “Рівнеазот” - одне з найбільших промислових підприємств області, яке розміщується на площі понад 900 га. І об'єднує 12 основних цехів та велику групу допоміжних і побічних виробництв.

1970 рік - стали до ладу дві системи сірчаної кислоти потужністю 180 тисяч тонн на рік методом випалу колчедану, а також запрацював цех сульфату амонію.

1971 рік - створено виробництво твердої та рідкої вуглекислоти потужністю 6 тисяч тонн на рік.

1972 рік- з`явилося два агрегати азотної кислоти потужністю 120 тисяч тонн на рік кожний (моногідрат ) . У період з 1974 по 1984 роки введено в експлуатацію ще шість агрегатів азотної кислоти.

Введено в дію також агрегат аміачної селітри потужністю 450 тисяч тонн на рік після інтенсифікації в 1986 році.

1973 рік- запрацювали два агрегати аміаку потужністю 200 тисяч тонн на рік.

1975 рік- підприємство розширюється за рахунок введення третьої системи сірчаної кислоти потужністю 360 тисяч тонн на рік, цеху фосфорної кислоти потужністю 220 тисяч тонн на рік та складних фосфорних добрив потужністю 392 тисяч тонн на рік.

1984 рік - підприємство поповнює нове органічне виробництво:

- циклогексанолу потужністю 17 тисяч тонн на рік

- циклогексанону потужністю 8 тисяч тонн рік

- адипінової кислоти потужністю 25 тисяч тонн на рік

1985-86 рік- виробництво сірчаної кислоти переведено зі схеми випалу колчедану на схему випалу сірки.

1987 рік- введення в дію ще одного органічного виробництва:

- адипонітрилу потужністю 8,7 тисяч тонн на рік

- гексаметилендіаміну потужністю 9 тисяч тонн на рік

- цех каталізаторів - дві системи по 60 тисяч тонн на рік кожна

1988 рік- проведено реконструкцію цеху сірчаної кислоти з переводом на надійнішу схему подвійного контактування і подвійної адсорбції.

1992 рік- цехи виробництва солі СГ переведено на виробництво солі АГ для зниження ціни продукції.

Підприємство спеціалізується на випуску універсальних мінеральних та фосфатних добрив , аміачної селітри ,сірчаної та адипінової кислоти. Про розмах виробництва ВАТ “Рівнеазот” можна судити з того що тут виробляється 8.5% загальноукраїнського обсягу виготовлення мінеральних добрив . Крім основної продукції на підприємстві випускаються товари народного споживання.

В Україні, із здобуттям незалежності та переходом до економіки країни до ринкових умов, суттєвим фактором стала здатність підприємств пристосовуватись до нових економічних відносин.

1996 рік- законсервовано виробництво солі АГ в зв`язку з відсутністю збуту.

2003 рік- завершено процес приватизації підприємства.

2003 рік- налагоджено випуск нового виду продукції (вперше в Україні)- вапняково-аміачної селітри на базі цеху складних фосфорних добрив.

2004 рік- закладено камінь під будівництво цеху карбаміду.

Вирішальну роль в цьому відіграє автоматизація виробництв та технологічних процесів.

Застосування сучасних засобів і систем автоматизації дозволяє вирішувати наступні задачі:

· вести процес із продуктивністю, максимально досяжної для даних продуктивних сил, автоматично з огляду на безперервні зміни технологічних параметрів, властивостей вихідних матеріалів і напівфабрикатів, змін у оточуємому середовищі, помилки операторів;

· керувати процесом, постійно з огляду на динаміку виробничого плану для номенклатури продукції, що випускається, шляхом оперативної перебудови режимів технологічного устаткування, перерозподілу робіт на однотипному устаткуванні ;

· автоматично керувати процесами в умовах, шкідливих чи небезпечних для людини.

Широке впровадження систем автоматизації приносить народному господарству крім прямого економічного ефекту істотний організаційний ефект, тому що вимагає фахівців високої кваліфікації, і, отже, підвищує загальний рівень організації виробництва (зменшує ступінь невпорядкованості) і його культури, поліпшує стиль і ефективність керівництва .

Рівень механізації й автоматизації виробничих процесів сьогодні є одним з найважливіших показників науково-технічного прогресу в країні.

Отже враховуючи все вище перераховане, можна зробити висновок про необхідність модернізації хіміко-технологічних процесів, на ВАТ ”Рівне-азот”, на засадах комплексної автоматизації у зв'язку із фізичним та моральним старінням обладнання.

2.2 Опис технологічної та машинно-апаратурної схеми технологічного процесу. Алгоритм його функціонування

2.2.1 Властивості і методи виробництва адипінової кислоти

Адипінова кислота являється важливою зі всіх аліфатичних дикарбонових кислот. Вона представляє собою безколірну кристалічну речовину (температура плалення 152С ),яка слабо розчиняється в холодній воді. Формула адипінової кислоти подана нище

HOOC(CH2)4COOH

Існують декілька методів виробництва адипінової кислоти:

-метод окислення нафти;

Крім того , адипінову кислоту отримують в промисловості з бутадієну-1,3 і хлору через адіподинітрил.

Джерелом адипінової кислоти можуть також служити тетрагідрофуран і буталдіон. В цьому випадку процес базується на ацетилені або фурфуролі.

Визначений інтерес представляє також електрохімічна гідродимеризація акрилонитролу з утворенням насиченого динітрилу, який при гідролізі дає адипінову кослоту.

Зі всіх методів виробництва адипінової кислоти найбільш економічні окислювальні методи, так як вони основані більш дешевій сировині.

Інші насичені дикарбонові кислоти мають невелике значення. Їх отримують різними методами, включаючи не тільки реакції окислення.

Щавелева (С2), янтарна (С4) і глутарова (С5) кислоти утворюються як побічні продукти при виробництві адипінової кислоти з циклогексану або циклогексанолу.

2.2.2 Опис технологічного процесу розділення окислення очищеного оксиданту (Стадія “300”)

Виробництво адіпінової кислоти методом гідрування бензолу складається із основних стадій:

Стадія 100 - гідрування бензолу;

Стадія 200 - окислення циклогексану;

Стадія 300 - розщеплення продуктів окислення циклогексану з отриманням циклогексанону і циклогексанолу;

До складу основного виробницва адіпінової кислоти (ВАТ "Рівнеазот") входять цех циклогексанолу та циклогексанону; склад проміжкових та допоміжних продуктів; цех адіпінової кислоти; компресорний цех; базисний склад

Завданням стадії розділення продуктів окислення /стадія “300”/ є виділення циклогексану, що непрореагував, і повернення його на стадію окислення /стадія “200”/, а також одержання чистих циклогексанолу і циклогексанону.

В продуктах окислення, що надходять зі стадії “200” після попередньої нейтралізації кислот і відгонки основної кількості циклогексану, окрім циклогексанону і циклогексанолу знаходяться ряд проміжних і побічних продуктів, в тому числі циклогексилові і діциклогексилові ефіри, моно- і дикарбонові кислоти, спирти, продукти конденсації циклогексанону і ефірів та інших кисневмісних органічних сполук.

З метою збільшення виходу циклогексанона і циклогексанола, зменшення небезпеки забруднення їх складними ефірами, останні піддають омиленню.

Виділення циклогексану, що непрореагував, виділення і очищення циклогексанолу і циклогексанону здійснюється методом ректифікації в слідуючій послідовності:

a) Відгонка циклогексана і води із продуктів окислення на ректифікаційній колоні поз. К-357 при атмосферному тиску.

b) Розділення під вакуумом кубової рідини колони поз. К-357 на ректифікаційній колоні поз. К-379 з отриманням циклогексанола - сирця /кубова рідина/ і циклогексанона - сирця /дистилят/.

c) Відгонка спиртової фракції із циклогексанона - сирця на двох послідовно працюючих ректифікаційних колонах поз. К-369/1.2 при атмосферному тиску.

d) Виділення циклогексанола - ректифіката /дистилят/ із циклогексанола - сирця на ректифікаційній колоні поз. К-395, яка працює під вакуумом.

e) Виділення циклогексанона - ректифіката /дистилят/ із кубової рідини колони поз. К-369/1 на працюючій під вакуумом ректифікаційній колоні поз. К-387.

2.2.3 Опис технологічного процесу розділення продуктів окислення очищеного оксиданту на дві фракції

Розділення продуктів окислення на дві фракції: циклогексанон - сирець і циклогексанол - сирець здійснюється в ректифікаційній колоні поз. К-379.

Живлення в колону поз. К-379 об'ємною витратою в кількості не більше 6.0 м3/год поз.1310 подається на 45-ту тарілку.

Температура контролюється приладом поз. 1320. Можлива подача живлення на 31, 37 та 49 тарілки. Періодично в лінію живлення К-379 подається кубова рідина колони поз. К-387 1341.

Процес ректифікації в колоні поз. К-379 здійснюється на 65 тарілках з капсульними ковпачками.

Режим роботи колони поз. К-379:

a) абсолютний тиск в верху колони /поз-1307/ -2.6ч6.6 кПа /20-50 мм.рт.ст./ в кубі колони /поз-1308/ - 20-40 кПа /150-300 мм.рт.ст./

b) температура в верху колони 65-85С /поз-1332/, в кубі колони 123-128С /поз-1330/

c) робоче флегмове число - 2.5ч2.7

Необхідне для ректифікації тепло вводиться в колону через виносний випарник поз. Т-380 парою з тиском 1.0 мПа /10 кгс/см2/.

Температурний режим в кубі колони поз. К-379 підтримується постійним САР поз. 1330 клапаном на лінії подачі пари в випарник поз. Т-380.

Передбачений контроль температури на тарілках 6,10,31,37,45,49,51 і 53 приладом поз. 1327/1-8. Для забезпечення безпечного ведення процесу передбачено два блокування.

Парова фаза із колони поз. К-379 поступає в конденсатор поз. Т-381, що охолоджується оборотною водою.

Несконденсовані пари органічних продуктів і інерти із конденсатора поз. Т-381 потрапляють в два послідовно працюючих конденсатори поз. Т-385 і Т-386, що охолоджуються оборотною і захолодженою водою.

Інертні гази із конденсатора поз. Т-386 відсмоктуються пароежекторним вакуум - насосом поз. В-429/3.

Вакуум в верху колони поз. К-379 регулюється САР поз. 1307 клапаном на лінії подачі азоту з тиском 5 кПа /0.05 кгс/см2/ в лінію від конденсатора поз. Т-386 до вакуум-насосу поз. В-429/3.

Сконденсована пара /дистилат/ із поз. Т-381, поз.Т-385,поз. Т-386 збирається в ємність поз. Е-382.

Частина дистиляту, не більше 12.5 м3/год із ємності поз. Е-382 насосом поз. Н-383/1.2 подається в колону поз. К-379 в якості флегми, витрата стабілізується САР поз.1317. Рівень в ємності поз. Е-382 підтримується постійним САР поз.1312 клапаном на лінії видачі дистиляту в К-369/1, кількість якого контролюється по приладу поз.1304.

Передбачена подача лугу із ємності поз. Е-416 в лінію всмоктування насосу поз. Н-383/1.2 з метою покращення якості готового продукту - циклогексанону. Витрата лугу контролюється візуально по кількості краплин на виході із ємності поз. Е-416.

Температура дистиляту, що подається в якості флегми, контролюється приладом ТПЗ-1334.

Кубова рідина колони поз. К-379 насосом поз. Н-384/1.2 подається в колону поз. К-395 для відгонки циклогексанолу. Об`ємна витрата підтримується постійною САР поз. 1319 з корекцією по рівню поз. УПСБ-1311.

Рівень в кубі колони поз. К-379 контролюється по рівнеміру поз. УПСБ-1311. Конденсат із випарника поз. Т-380 збирається в ємність поз. Е-451, із якого по рівню в ньому виводиться в розширювач конденсату поз. С-253 стадії “0”.

Рівень в ємності поз. Е-451 підтримується постійним САР поз. УПРС-1319 клапаном на лінії видачі конденсату в ємність поз. С-253.

Проба на аналіз кубової рідини колони поз. К-379 відбирається через пробовідбірну точку АЛ-1327.

Для захисту насосів поз. Н-383/1.2 і поз. Н-384/1.2 передбачено блокування

2.3 Основні дані про обладнання та комунікації вузла розділення продуктів окислення очищеного оксиданту на дві фракції

Колона ректифікаційна К-379

Матеріал: вуглецева сталь.

Вертикальна циліндрична вакуумна колона тарілчатого типу з

капсульними ковпачками

Кількість тарілок - 65 шт.

Діаметр - 2200 / 2800 мм

Висота - 39600 мм

Залишковий тиск - (30 мм.рт.ст.)

Температура - 2000С

Середовище - органічні продукти, інерти.

Випарник термосифонний Т-380

Матеріал: вуглецева сталь 12Х18Н10Т.

Вертикальний кожухотрубний апарат 1000ИКТ-11-6-16- М1/25Г3

категорія "Б" НИ780

Площа поверхні теплообміну - 183 м2

Діаметр - 1000 мм

Висота - 5510 мм

Трубки 25х2х3000 мм - 790 од.

Трубний простір :

Тиск - 0,45 Мпа (4,5 кгс/см2)

Температура - 2000С

Середовище - органічні продукти

Міжтрубний простір :

Тиск - 1,25 Мпа (12,5 кгс/см2)

Температура - 2000С

Середовище - пара водяна

Конденсатор Т-381

Матеріал: вуглецева сталь.

Горизонтальний кожухотрубний чотириходовий апарат

1200КВН- М1-Ш/25Г4-4

категорія "Б" НИ 777

Поверхня теплообміну - 296 м2

Діаметр - 1200 мм

Довжина - 5380 мм

Трубки 25х2х4000 мм - 956 од.

Трубний простір :

Тиск - 0,6 Мпа (6 кгс/см2)

Температура - 600С

Середовище - вода

Міжтрубний простір :

Тиск - залишковий - 30 мм.рт.ст.

Температура - 2000С

Середовище - органічні продукти

Конденсатор - збірник флегми Е-382

Матеріал: вуглецева сталь.

Вертикальний циліндричний апарат

Місткість -3,2 м3

Діаметр - 1400 мм

Висота -2920 мм

Тиск - 0,3 Мпа (3 кгс/см2)

Температура - 1000С

Середовище - органічні продукти

Насос Н-383/1,2

Матеріал: вуглецева сталь 12Х18Н10Т

Відцентровий герметичний насос марки 1ЦГ12,5/50-К-4-5-2У

Продуктивність - 12,5 м3/год

Напір - 50 м.ст.рідини

Температура рідини, яка перекачується - не більше 1000С

Середовище - органічні продукти

Електродвигун:

Потужність - 4кВт

Обертова частота - 3000 об/хв

Виконання - 1Ех dS 11 ВТ4"х"

Насос Н-384/1,2

Матеріал: вуглецева сталь 12Х18Н10Т

Відцентровий герметичний насос марки 1ЦГ12,5/50-К-4-3-2У

Продуктивність - 12,5 м3/год

Напір - 50 м.ст.рідини

Температура рідини, яка перекачується - не більше 1000С

Середовище - органічні продукти

Електродвигун:

Потужність - 4кВт

Обертова частота - 3000 об/хв

Виконання - 1Ех dS 11 ВТ4"х"

Кількість -2шт.

Конденсатор Т-385

Матеріал: вуглецева сталь.

Горизонтальний кожухотрубний чотириелементний апарат

426ХНГ-6-10-М1-0/25-2-2 Група "Б" за ГОСТ15121-69

Площа поверхні теплообміну - 49 м2

Діаметр - 600 мм

Довжина - 3890 мм

Трубки: 25х2х3000 мм - 210 шт.

Трубний простір :

Тиск - 0,6 Мпа (6 кгс/см2)

Температура - 600С

Середовище - вода

Міжтрубний простір :

Тиск - 0,9 Мпа (9 кгс/см2)

Температура - 1000С

Середовище - органічні продукти

Холодильник (конденсатор) Е-386

Матеріал: вуглецева сталь.

Горизонтальний кожухотрубний двоходовий апарат

426ХНГ-6-10-М1-0/25-2-2 Група "Б" за ГОСТ15120-79

Площа поверхні теплообміну - 16 м2

Діаметр - 426 мм

Довжина - 2690 мм

Трубки: 25х2х2000 мм - 100 шт.

Трубний простір :

Тиск - 0,55 Мпа (5,5 кгс/см2)

Температура - 300С

Середовище - вода

Міжтрубний простір:

Тиск залишковий - 30 мм.рт.ст.

Температура - 1000С

Середовище - органічні продукти.

2.4 Матеріальний та тепловий баланси технологічного об'єкта

Схема ректифікаційної установки наведена на рис.2.1

Рис. 2.1. Схема ректифікаційної установки

- ректифікаційна колона;

2 - підігрівач потоку живлення;

3 - кип'ятильник;

4 - конденсатор (дефлегматор);

5 - флегмова ємність.

Опис установки.

Об'єкт керування - ректифікаційна установка для виділення з вихідної рідкої суміші цільового компонента в складі дистиляту.

Процес масопередачі відбувається на тарілках зміцнювальної (верхньої) і вичерпної (нижньої) частин колони в результаті взаємодії рідкої і парової фаз, що рухаються в колоні навпроти один одному.

Рушійна сила - різниця між рівноважною і робочою концентраціями цільового компонента в рідкій або паровій фазі: і відповідно.

Робота установки.

Вихідна суміш Gп (Gxf) нагрівається в підігрівнику потоку живлення 2 до температури кипіння ип0 і подається в колону 1 на тарілку живлення (i=f).

Вихідна суміш стікає по тарілках нижньої частини колони у вигляді рідинного потоку Gx у куб колони, беручи участь у масообмінному процесі з паровим потоком Gy.

З куба колони виводиться кубовий продукт Gкуб. Частина кубового продукту подається в кип'ятильник 3, де випаровується з утворенням парового потоку Gy0 , що подається в низ колони.

Паровий потік піднімається нагору колони, контактуючи з рідким потоком і збагачуючи цільовим компонентом.

Збагачений цільовим компонентом паровий потік Gyn виводиться з верха колони і подається в дефлегматор 4, де конденсується.

Конденсат збирається у флегмовій ємності 5. Зі збірника флегми відбирається два потоки:

потік дистиляту Gд - цільовий продукт;

потік флегми Gфл - рідка фаза, використовувана для зрошення верха колони.

Структурна схема ректифікаційної установки.



Рис 2.2. Структурна схема ректифікаційної установки

Математичний опис низу колони

Структурна схема куба і кип'ятильника.

Рис.2.3. Структурна схема куба та кип'ятильника

Тепловий баланс низу колони (и н = и 0).

Рівняння--динаміки:

--(2.1)

Рівняння--статики:

Gгр--rгр--+--Gх1--Cрх1--и--х1--=--Gy_--rk--+--GkCpk----и--н--(2.2)

На--підставі--(2.1)--і--(2.2)--можна--вважати:

qн--=--f--(Gгр,--Gк--).

Кращий--керуючий--вплив--Gгр--.

Матеріальний--баланс--по--всій--речовині.

Рівняння динаміки :

(2.3)

Рівняння статики :

G x1 = G k + G y0 (2.4),

де с k - щільність кубової рідини , кг/м3;

S k - перетин куба колони, м2 ;

h k - рівень кубової рідини, м;

G x1 , G k , G y0 - масові витрати потоків у кубі колони.

На підставі (2.3) і (2.4) можна вважати:

h k = f(G k ,G y0 ).

Кращий керуючий вплив Gk .

Матеріальний баланс по легколетючому компоненті.

Рівняння динаміки:

(2.5)

Рівняння статики:

G x1 C x1 = G k C до + G y0 C y0 (2.6)

Основні допущення:

Кип'ятильник з повним випаром, тобто C y0=C x0;

Тепловий баланс кип'ятильника:

Позначення:

М0 - маса рідини в нижній частині колони, кг;

r гр - питома теплота конденсації пари, дж/кг;

r k - питома теплота випару кубової рідини, дж/кг.

На підставі (2.3) і (2.4) можна записати:

(2.6)

Кращий керуючий вплив Gгр .

Математичний опис верхf колони.

Структурна схема дефлегматора з флегмовою ємністю.

Рис.2.4. Структурна схема дефлегматора з флегмоною ємністю

Матеріальний баланс по всій речовині.

Рівняння динаміки:

(2.7)

де и фл - щільність флегми , кг/м3 ;

Sфл - перетин флегмовой ємності , м2 ;

hфл - рівень флегми , м;

Gyn, Gфл, Gдист - масові витрати, кг/с.

Рівняння статики:

Gyn = Gфл + Gдист (2.8)

На підставі (2.7) і (2.8) можна вважати:

hфл=f(Gyn, Gфл, Gд )

Кращий керуючий вплив Gдист .

Матеріальний баланс по цільовому компоненті.

Рівняння динаміки:

(2.9)

Рівняння статики:

Gyn Cyn = Gдист Cx n+1 + Gфл Cx n+1 (2.10)

На підставі (2.9) і (2.10) можна вважати:

Cдист=f(Gyn, Gфл, Gд )

Кращий керуючий вплив Gфл .

Тепловий баланс верха колони (и у = и н).

Структурна схема n-ої тарілки

Рис.2.5

Рівняння динаміки:

(2.11).

Рівняння статики:

Gyn-1*Cpyn-1 * и yn-1 + Gфл*Cрфл * и фл =

Gyn *Cpyn * и у + Gxn *Cpxn * и у (2.12).

Позначення:

Мxn - маса парової фази нагорі колони;

Cpyn, Cpy,n-1, Cрфл, Cpxn - питомі теплоємності парової і рідкої фази на n-ої тарілці;

Gyn-1, Gyn, Gxn - витрати парової і рідкої фази на n-ої тарілці.

На підставі (2.11) і (2.12) можна вважати:

Кращий керуючий вплив Gфл .

Баланс по паровій фазі.

Структурна схема конденсатора без флегмової ємності.

Рис2.6. Структурна схема конденсатора без флегмової ємності

Рівняння динаміки:

(2.13)

Рівняння статики:

(2.14)

Особливості:

Рішення рівняння динаміки для pв дає вираження для інтегральної ланки.

Якщо врахувати вираження Gyn = f (pв ), то ланка виходить аперіодичним 1 порядку.

Gyк = f (Gхл ), можна одержати на підставі теплового балансу конденсатора:

. (2.15)

На підставі (2.13), (2.14) і (2.15) можна прийняти:Pв =f(Gхл).

Таблицю матеріальних потоків технологічного процесу очищення приведено в таблиці 2.1.Номери матеріальних потоків зображені на листі №3.

Тепловий баланс ректифікаційної колони

Тепловий баланс ректифікаційної колони неперервної дії складається для визначення витрати гріючої пари на процес ректифікації.

Прихід теплоти:

З вихідною сумішшю

З флегмою

З гріючим паром

Витрата тепла:

З кубовим залишком

З парами низькокіплячого компонента із колони

З конденсатом гріючого пару

Втрати теплоти в навколишнє середовище

Таким чином

Підставивши в це рівняння дістанемо:

Витрата гріючого пара в кубі

Витрата гріючого пара на нагрівання вихідної суміші в підігрівнику:

Витрата охолоджуючої води в дефлегматорі:

Витрата охолоджуючої води в холодильнику дистилята:

Витрата охолоджуючої води в холодильнику кубового залишку:

Теплота пароутворення флегми рівна теплоті пароутворення дистилята .

Ентальпія парів, низькокіплячого компонента, які виходять із колони:

Матеріальні та теплові потоки Таблиця 2.1

Номер потоку на схемі	Циклогексан, кг/год	Циклогексанон, кг/год	Циклогексанол, кг/год	Спирти, кг/год	Масло «Х»+каталізатор кг/год	Вода, кг/год	Разом	Об'єм ,м/год	Густина,кг/м3	Температура ,оС	Тиск,Рнадл=кг/см2
1	2	3	4	5	6	7	10	11	12	13	14
16	5601	555	485	-	-	347	6987	3,88	897,7	100	0,04
1	2	3	4	5	6	7	10	11	12	13	14
23	-	1128	2530	49	173	-	3880	4,33	895,5	84
24	-	11	2169	-	173	-	2353	2,74	858,0	125
25	-	4133	1336	181	-	-	5650	0,138	4094,2	70	0,04-0,065
26	-	4133	1336	181	-	-	5650	6,13	922,3	50
27	-	3016	975	132	-	-	4123	4,47	922,3	50
28	-	1117	361	49	-	-	1527	1,66	922,3	50	33,5
29	-	40	360	-	-	-	400	0,46	860,7	122

2.5 Карта технологічних параметрів

Для розробки функціональної схеми автоматизації передусім потрібно знати які параметри технологічного процесу будуть контролюватися. Для цього складемо технологічну карту контрольованих параметрів (лист 2).

На технологічній карті показані параметри , які контролюються у наступних апаратах і обладнанні :

· Ректифікаційна колона К-379;

· Емність для збору дистиляту Е-451;

· Випарник Т-380;

· Ємність флегми -148;

· Насос відцентровий Н-384.1,2; Н-383.1,2.

Основним об'єктом в процесі розділення очищеного оксиданту являється ректифікаційна колона К-379. В ній регулюються температура, тиск, рівень в кубі колони ,також контролюється температура по всій висоті колони , рівень в вверху колони, витрата очищеного оксиданту на вході в колону.

Для контролю температури встановлені давачі температури, які забезпечують сигнали необхідні для сигналізації , реєстрації, блокування , регулювання. Для контролю тиску встановлений давач тиску , який забезпечує необхідні сигнали. Для контролю рівня - давачі рівня , які забезпечують сигнали необхідні для індикації , сигналізації верхнього і нижнього рівнів. Дані наведені в таблиці 2.3.

Перелік технологічних параметрів колони К-379. Таблиця 2.3.

Апарат	Параметр	Оптимальне значення	Допустиме відхилення	Покази	Реєстрація	Регулювання	Сигналізація	Вивід на ЦПУ	Блокування
Колона К-379	Температура живлення колони,0С	60-150	4	+	+			+
	Обэмна витрата живлення, м3/год	Не більше 8	0,004	+	+			+
	Температура в кубі колони,0С	123-128	5	+	+	+	+	+	+
	Тиск в кубі колони,Мпа	0,2-0,4	0,01	+	+	+	+	+
	Рівень в кубі колони, , шкали приладу	23-77		+	+	+	+	+	+
	Температура подачі флегми в колону, 0С	40-70		+	+			+
	Витрата подачі флегми в колону,м3/год	Не більше1,25		+	+	+	+	+
	Температура вверху колони, 0С	65-85		+	+			+
	Тиск вверху колони, МПа	0,028-0,062		+	+	+		+
	Температура на тарілці колони, 0С	Не більше 128		+	+			+

Циклогексанол, що має нижчу температуру кипіння з колони К-379, проходячи через ряд конденсаторів Т381, Т385, Т386, збирається в ємності для збору дистиляту Є-382. В ній регулюється рівень, контролюється температура чистого циклогексанола на вході. Для контролю рівня встановлені давачі рівня, які забезпечують сигнали необхідні для сигналізації, реєстрації, блокування, регулювання.

Для контролю температури - давачі температури , які забезпечують сигнали необхідні для індикації.Дані наведені в таблиці 2.4.

Перелік технологічних параметрів ємності Є-382. Таблиця 2.4.

Апарат	Параметр	Оптимальне значення	Допустиме відхилення	Покази	Реєстрація	Регулювання	Сигналізація	Вивід на ЦПУ	Блокування
Ємність Є-382	Температура дистиляту на вході,0С	40-70	3	+	+			+
	Рівень дистиляту в збірнику, % шкали	23-77	3	+	+			+	+

Тепло в колону К-379 підводиться через виносний випарник Т380 парою, яка подається в міжтрубний простір.В ньому контролюється тиск.Для контролю тиску встановлений давач тиску, який забезпечує сигнали необхідні для індикації. Дані наведені в таблиці 2.5.

Перелік технологічних параметрів випарника Т-380. Таблиця 2.5.

Апарат	Параметр	Оптимальне значення	Допустиме відхилення	Покази	Реєстрація	Регулювання	Сигналізація	Вивід на ЦПУ	Блокування
Випарник Т-144	Тиск пару в випарнику, МПа	Не більше 0,9	0,24	+	+			+

Циклогексанон з куба колони відкачується насосами Н-384.1,2, то йде далі для технологічного застосування. На виході з насоса контролюється тиск та витрата циклогексанона.Для контролю тиску встановлений давач тиску, який забезпечує сигнали необхідні для блокування.Для контролю витрати - давачі витрати.Дані наведені в таблиці 2.6.

Перелік технологічних параметрів насосу Н-384.1/2. Таблиця 2.6.

Апарат	Параметр	Оптимальне значення	Допустиме Відхилення	Покази	Реєстрація	Регулювання	Сигналізація	Вивід на ЦПУ	Блокування
Насос Н-384	Витрата циклогексану, м3/год	Не більше 4,5	0,8	+			+	+	+
	Тиск в трубопроводі нагнітання, МПа	0,4150,485	0,15	+	+		+	+	+

3. Проектування автоматизованої системи керування

3.1 Аналіз існуючої системи автоматизації та оцінка рівня автоматизації

В результаті аналізу технологічного процесу розділення очищенного оксиданту у виробництві адипінової кислоти було виявлено, що функціональна схема автоматизації даного виробництва помітно застаріла, і обладнання яке використовується в технологічному процесі морально застаріло. Крім того значні втрати виникають в результаті неекономного використання сировини. Багатьох несприятливих факторів можна уникнути в результаті створення більш сучасної ФСА, яка забезпечить точне, швидке та надійне керування параметрами технологічного процесу. Існуюча система автоматизації стадії 300 не модернізувалась з моменту запуску в експлуатацію. Порівняно з новітніми технологіями, не дивно що дана система являється застарілою, тому її подальше впровадження є недоцільним За таких умов впровадження новітньої системи регулювання є бажаною.

Функціональна схема автоматичної системи керування (АСК), що розробляється наведена на листі №6 графічної частини проекту.

Особливістю АСК, що пропонується є заміна морально застарілого обладнання на більш сучасне, а саме застосування інтелектуальної системи автоматизованого управління I/A Series Foxboro фірми Invensys, що дозволяє перейти на централізований облік технологічного процесу. Все керування ведеться керуючим процесором FCP270 та комп'ютером (станцією управління), що дозволить архівувати важливі параметри на протязі необхідного для цього часу, покращити якість керування, зв'язати керування частинами процесу в одне ціле, скоротити кількість обслуговуючого персоналу, збільшити швидкість регулювання тих чи інших параметрів. Дана система безпосередньо забезпечує блокування та сигналізацію по необхідним технологічним параметрам, що відкидає необхідність в громіздких релейних схемах, щитових конструкціях сигналізації та блокування. Дана система має можливість легко переналагоджуватись. Це дозволяє розширити її застосування для ведення не тільки данного процесу, а й усієї стадії вцілому.

Проаналізувавши структурні схеми взаємозв'язку параметрів, типові схеми автоматизації та вимоги технологічного регламенту необхідно визначитись з контурами вимірювання, сигналізації, захисту, блокування та регулювання. Визначаючи дані контури необхідно врахувати, що система автоматизації повинна задовольняти всі вимоги технологічного процесу, та створювати безпечні умови для роботи працівників.

Для спостереженням за ходом виробництва система забезпечує виведення даних про протікання технологічного процесу.

Введення запропонованої АСК забезпечить зниження втрат сировини, при більш точному дотриманні параметрів технологічного процесу зросте продуктивність виробництва адипінової кислоти. Зменшиться кількість небезпечних та надзвичайних ситуацій, час планових та позапланових ремонтів, призведе до покращення умов праці персоналу за рахунок зменшення перебування людей в зонах посиленої дії шкідливих для організму людини чинників.

3.2 Структура системи управління та комплексу технічних засобів та її опис

3.2.1 Перелік засобів автоматизації що застосовуються в процесі

Дані про обладнання, що застосовується для автоматизації процесу розділення очищеного оксиданту, а також номера позицій і місця їх встановлення наведені в таблиці 5.

Перетворювач тиску Сапфір 22 ДИ

Перетворювач тиску комплексу Сапфір 22 ДИ призначений для безперервного перетворення значення вимірюваного параметра тиску- абсолютного, надлишкового, розрідження, гідростатичного та різниці тисків нейтральних і агресивних середовищ, та відповідно перетворення тиску в уніфікований струмовий вихідний сигнал.

Перетворювачі тиску призначені для роботи в системах автоматичного контролю, регулювання і керування технологічними процесами в різних галузях промисловості, у тому числі для застосування у вибухонебезпечних виробництвах. Перетворювач тиску складається з вимірювального й електронного блоків. Усі перетворювачі мають уніфікований електронний блок і відрізняються лише конструкцією вимірювального блоку.

Принцип дії датчиків тиску Сапфір 22 заснований на впливі вимірюваного тиску (різниці тиску) на мембрани вимірювального блоку, що викликає деформацію пружного чутливого елемента і зміна опору тензорезисторів тензоперетворювача. Ця зміна перетвориться в електричний сигнал, що передається від тензоперетворювача з вимірювального блоку на електронний перетворювач, і далі у виді стандартного токового уніфікованого сигналу 4-20 мА.

Перетворювач рівня Сапфір 22 ДУ

Перетворювачі Сапфір - 22 Ду призначені для роботи в системах автоматичного контролю, регулювання і керування технологічними процесами, у тому числі для застосування у вибухонебезпечних умовах виробництва і забезпечують безперервне перетворення значення вимірюваного параметра - рівня рідини або рівня границі рідких фаз як нейтральних, так і агресивних середовищ - у стандартний струмовий вихідний сигнал дистанційної передачі.

Перетворювачі призначені для контролю середовищ, що не містять компонентів, конденсат яких замерзає при температурі навколишнього повітря.

Перетворювач складається з вимірювального блоку й електронного перетворювача.

При зміні вимірюваного рівня відбувається зміна гідростатичної сили, що виштовхує, яка впливає на чуттєвий елемент - буй. Це зміна через важіль передається на тензоперетворювач, розміщений у вимірювальному блоці, де лінійно перетворюється в зміну електричного опору тензорезисторів. Електронний перетворювач перетворить цю зміну опору в струмовий вихідний сигнал. Гідравлічний демпфер, внутрішня порожнина якого заповнена грузлою рідиною, згладжує коливання.

Основні технічні характеристики

- Діапазон виміру - до 10 м.

- допустимий граничний робочий надлишковий тиск - 2,5; 4,0; 6,3; 16,0; 20,0 МПа.

- Погрішність вимірів ± 0,5 %, ± 1,0 %.

- Прилади мають виконання:

- звичайне,

- Ех (іскрозахищені)

- Вн (вибухозахищена оболонка),

- Напруга живлення:

24 В постійного струму для виконання Ех (живлення повинне здійснюватися від іскрозахищених виходів блоків БПС-24, або БПС-90, або ПТС-4, або інших аналогічних блоків)

+ Вихідний сигнал:

- 0-5; 0-20; 4-20 мА постійного струму для виконання звичайного і Вн;

- 4-20 мА постійного струму для виконання Ех.

САПФІР 22-ДД

Призначений для безперервного перетворення перепаду абсолютного, гідростатичного і надлишкового тиску, розрядження, різниці тисків нейтральних і агресивних середовищ в електричний уніфікований струмовий вихідний сигнал у системах автоматичного контролю, регулювання і керування технологічними процесами вибухонебезпечних виробництв. До складу приладу входять електронний і вимірювальний блоки, конструктивно об'єднані між собою.

Основні технічні характеристики:

Вихідний сигнал, мА4-20; 0-5; 0-20; 20-4; 5-0; 20-0

Верхні межі виміру, МПа0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0; 25,0; 40,0; 60,0

Погрішність виміру±0,15 %

Кліматичне виконання"У" категорії 3.1 за ДСТ 15150-69 (виконання З3 за ДСТ 12997-84), але для роботи при температурі навколишнього повітря від мінус 40 до плюс 70 °С

Тип вибухозахисту"Спеціальний" і "Вибухонепроникна оболонка",

Напруга живлення 24-36 В постійного струму

Споживана потужність0,85 В·А

Типрідкі, газоподібні, у т.ч. нафта і продукти її переробки

Граничний тиск20 % від верхньої межі виміру

Температура навколишнього повітрявід -40 до +70 °С

По ступені захисту від впливу пилу і води перетворювач відповідає виконанню ІP-54 за ДСТ 14254-80.

Матеріали деталей, що контактують з вимірюваним середовищем - сталь 12Х18Н10Т, 36НХТЮ, фторопласт-4.

Ротаметри РЭВ

Ротаметри типу РЭВ призначені для виміру об'ємної витрати однорідних потоків, що плавно змінюються, чистих і слабозабруднених рідин з дисперсними включеннями сторонніх часток

Призначення приладу: Вимір об'ємної витрати рідин нейтральних до сталі 12Х18Н9Т ДСТ 5632-72 і перетворення його в електричний сигнал;

Верхня межа виміру (м3/год):0,1, 0,16, 0,25, 0,4;

Нижня межа виміру:не більше 20% від верхньої межі виміру;

Діаметр умовного проходу (мм): 10(0,1), 15;

Погрішність виміру (%):±2,5;±4; Робочий тиск (кгс/див2):6, 16, 64;

Ротаметри електричні РЭВ виконані у вибухозахищеному виконанні. Ротаметри електричні вибухозахищеного виконання РЭВ призначені для роботи у вибухонебезпечних приміщеннях і мають вибухозахист датчиків (по градації ПИВЭ) ВЗГ. Вихідний сигнал 4-20 мА.

Термопара ХК-0515

Термопари призначені для виміру температури різних робочих середовищ (пара, газ, вода, сипучі матеріали, хімічні реагенти і т.п.), неагресивних до матеріалу корпуса перетворювача.

Основні умови правильного вибору перетворювачів:

- відповідність вимірюваних температур робочим діапазонам перетворювачів;

- відповідність міцності корпуса умовам експлуатації;

- правильний вибір довжини частини, що занурюється, і довжини сполучного кабелю.

Характеристики

- Номінальна статична характеристика (НСХ) ХК

- Робочий діапазон вимірюваних температур, 0С -40...+600

- Клас допуску 2

- Умовний тиск, МПа до 10

- Значення показника теплової 1.3 та ізольованим рабочим інерції не перевищує, спаєм: 20...60;

- Кількість чутливих елементів, шт. 1, 2

- Схема з'єднання внутрішніх провідників 2-провідна

Захищеність від впливу пилу і води за ДСТ 145254 ІР54

Діаметр термоелектродного дроту, мм 0,5; 0,7; 1,2; 3,2

Матеріал захисної арматури Сталь 12Х18Н10Т

Вихідний сигнал, мА 4-20

3.2.2 Технічні засоби автоматизації системи I/A Series

FBM211 - Интерфейсний модуль диференціального входу 0-20 мА

Модуль FBM211 (номер частини Foxboro P0914TN) містить 16 каналів аналогового вводу 20 мА постійного струму, при цьому кожен канал приймає аналоговий вхідний сигнал по двухпровідній лінії від датчика 4-20мА або джерела 20мА з власним енергопостачанням. Канали модуля FBM211 ізолюються по групах - вони электрично розділяють модулі, але не розділяють канали на тому самому модулі.

Крім виконання перетворення сигналів, необхідного для сполучення електричних вхідних сигналів від польових датчиків з факультативно резервируемой шиною Fіeldbus, даний модуль виконує прикладну. програму аналогового входу з конфигурованими опціями меж часу інтегрування і швидкості зміни.

FBM201 - Интерфейсний модуль входу 0-20мА з ізольованими каналами

Модуль FBM201 (номер частини Foxboro P0914SQ) має вісьм ізольованих аналогових вхідних каналів 0-20мА постійного струму, на кожний з яких може надходити по двухпровідній лінії аналоговий вхідний сигнал від датчика, наприклад, 4-20мА датчика, або від джерела 20мА з власним електропостачанням. Кожен вхід гальванично ізольований від інших каналів і землі.

Крім виконання перетворення сигналу, необхідного для сполучення електричних вхідних сигналів від польових датчиків з факультативною резервованою шиною Fіeldbus, даний модуль виконує прикладну програму аналогового введення, що забезпечує конфігуровані опції часу інтегрування і меж швидкості зміни.

FBM217 - Інтерфейсний модуль дискретного входу

Модуль FBM217 (номер частини Foxboro P0914TR) забезпечує 32 вхідних каналів, при цьому на кожний канал надходить сигнал по двухпровідній лінії від джерела напруги постійного струму до 30В пост.струму. Відповідні клемні зборки (ТА) передбачені для дискретних вхідних сигналів 30В пост.струму, 120В змінногоструму Ці канали ізолюються по групах - вони электрично розділяють модулі, але не розділяють канали на тому самому модулі.

Крім виконання перетворення сигналів, необхідного для сполучення електричних вхідних сигналів від польових датчиків з факультативно резервованою шиною Fіeldbus, даний модуль виконує прикладні програми для дискретного входу, багатоланкової логіки, відліку імпульсів і послідовності подій з конфигурованими опціями часу фільтрації входу й відмовостійкої конфігурації.

FBM237 - Інтерфейсний модуль резервованого виходу 0-20мА з ізольованими каналами

Модуль FBM237 (номер частини Foxboro P0914XS) має вісьм ізольованих вихідних каналів 0-20мА. Даний модуль може використовуватися без резервування (один модуль) або в парі з іншим для резервування (два модулі FBM 237). Кожен канал гальванічно ізольований від інших каналів і землі.

Коли він використовується в парі з іншим модулем, ці модулі дозволяють одержати резервовану конфігурацію на рівні FBM. Для одержання резервованого виходу, адаптерный модуль резервування встановлюється на двох сусідніх кабельних розніманнях базової плити, щоб одержати з'єднання за допомогою одного кабелю Один кабель використовується для з'єднання адаптера з резервуванням і відповідною клемною зборкою (ТА). Кожен модуль незалежно намагається зафіксувати вихідний сигнал(и) на його заданому рівні, і кожен незалежно протоколює значення вхідних сигналів, що спостерігаються. Резервований блок аналогового виходу в програмному забезпеченні системи керування перевіряє вірогідність кожного виходу відповідно до інформації, що надходить до/від модуля.

FBM242 - Інтерфейсний модуль дискретного виходу з зовнішнім джерелом і ізольованими каналами

Модуль FBM242 (номер частини Foxboro P0914TA) має 16 вихідних каналів дискретних сигналів, що надходять від зовнішнього джерела, з номінальним значенням 2А для 60В пост.струму. Відповідні клемні зборки (ТА) передбачені для дискретних вихідних сигналів для навантажень 2А при 60В пост.струму, для релейних виходів (які забезпечують комутацію високої напруги/високого струму,або релейних виходів з розподілом харчування і запобіжниками. Кожен вихід гальванічно ізольований від інших каналів і землі.

Крім виконання перетворення сигналів, необхідного для сполучення електричних вихідних сигналів на польові датчики від станції керування, даний модуль виконує прикладну програму введення/виведення дискретних сигналів з підтримкою багатоланкової логіки і конфігурованою опцією вімовостійкої конфігурації для його виходів.

Комунікаційний модуль Fіeldbus FCM100

Комунікаційні модулі Fіeldbus FCM100 перетворять 2Мбіт/сек HDLC сигнали, використовувані модулями Fіeldbus (FBM), змонтованими на направляючих DІ, у 10Мбіт/сек оптоволоконні сигнали Ethernet в оптоволоконній/Ethernet мережі. Це дозволяє модулям FBM здійснювати зв'язок зі станцією керування І/A Serіes на великих відстанях по оптоволоконній конфігурації мережі.

Модуль FCM100 дозволяє одержати максимальну довжину кабельного розведення (відгалуження від концентратора) до 2 км.

C допомогою оптоволоконных кабелів модулі FCM100 підключаються безпосередньо до багатопортового оптоволоконного перетворювача (концентратора), що з'єднується зі станцією керування І/A Serіes по високошвидкісний, факультативно резервованій 10Мбит/сек шині Fіeldbus магістралі Ethernet.

До шести груп модулів FCM100 і відповідних модулів FBM, встановлених на базових плитах, можуть бути підключені до факультативно резервованого концентратора, що складає максимум 120 модулів FBM. Для підтримки резервованої конфігурації необхідно використовувати пари модулів FCM100 для кожної групи модулів FBM. Для нерезервованих конфігурацій потрібно тільки один модуль FCM100 для кожної групи.

3.2.3 Системи управління I/A Series на базі модулів Foxboro компанії Invensys

Польовий процесор, що управляє, 270 (FCP270) є факультативно відмовостійкою станцією, яка виконує функції автоматичного регулювання, синхронізації, логічного і послідовного управління разом з підключеними модулями Fieldbus (FBM) і іншими пристроями інтерфейсу з технологічним процесом. Він також виконує збір даних (за допомогою модулів FBM чи інших пристроїв) і виявляє та повідомлення про аварійні сигнали.

Функції і можливості

FCP270 забезпечує наступні нові і покращені функції в порівнянні з традиційними системами.

- Пряме з'єднання через волоконно-оптичний кабель 100Мб/сек Ethernet з мережею управління Mesh для високошвидкісної передачі даних, яка несприйнятлива до електромагнітних перешкод на ділянках волоконно-оптичних кабелів.

- Опція відмовостійкої роботи, яка дозволяє одержати покращений коефіцієнт готовності і безпеку, використовуючи унікальне порівняння здвоєних контролерів для всіх витікаючих повідомлень.

- Надійне управління за допомогою польових пристроїв (100Мб/сек волоконно-оптичний кабель Ethernet, контролер, 2Мб/сек шини Fieldbus, модулі FBM серії 200, вмонтовані на рейку DIN, клемні складки і джерело живлення FPS400-24). Нова конфігурація виключає необхідність в приміщенні для стійок (вам буде потрібно тільки операторна і польовий корпус).

- З'єднання з Ethernet або з послідовними пристроями через FDSI, що дозволяє підключати нові пристрої без яких-небудь змін програмного забезпечення контроллера. До FDSI відносяться модулі FBM230, FBM231, FBM232 і FBM233.

- Факультативна глобальна система позиціювання дозволяє виконувати зовнішню синхронізацію.

- Послідовність подій (SOE) факультативно використовується для відміток часу в модулі FBM з точністю 1мсек' у всій системі для подальшого аналізу подій.

- Факультативний реєстр даних перехідних процесів (TDR) дозволяє здійснювати вибірку аналогових даних з часом вибірки 10мсек для подальшого аналізу подій, використовуючи аналізатор даних перехідних процесів (TDA). Дані аналізатора TDA факультативно мають відмітки часу з точністю 1 мсек.

- Інтерфейс інфрачервоного кишенькового ПК дозволяє встановлюватися і прочитувати леттербаг контролера.

- Образ, резидентний що знаходиться в пам'яті, для швидкого початкового завантаження станції. Час завантаження менше 10 секунд.

- Покращувана продуктивність контролера. Виконання команд блоку в секунду рівне 10 000

- До 4000 блоків можуть бути конфігуровані FCP270 (або відмовостійкої пари FCP270).

- Розширювана ліцензія дозволяє почати з невеликої повнофункціональної системи управління. Дана система дає можливість розширити систему в майбутньому.

- Поліпшення аварійної сигналізації для функціональних блоків: повторна сигналізація у разі зміни пріоритету аварійних сигналів, повторна сигналізація, заснована на часі, придушення аварійних сигналів, засноване на часі.

- Підтримується модулями FBM стандарт Foundation Fieldbus.

- Для підвищення надійності під час операцій технічного обслуговування FCP270 оснащений втопленою кнопкою скидання, розташованою на лицьовій стороні модуля., яка дозволяє вам уручну відключити і включити живлення модуля (перезавантажити), не виймаючи модуль з базової платні.

Відмовостійка

Відмовостійка робота є унікальною характеристикою процесорів фірми Foxboro, що управляють, з використанням запатентованої технології. Тоді як відмовостійкість перевершує резервування, її важко досягти, оскільки витікаючі повідомлення з відмовостійкого контроллера повинні бути ідентичними в обох модулях, щоб це повідомлення можна було успішно передати. Якщо витікаючі повідомлення не будуть ідентичними в обох модулях, повідомлення буде передано тим модулем, який є справним. У наступних розділах описується різниця між резервуванням і відмовостійкою з погляду застосування, а також показано, як відмовостійка реалізована FCP270.

Традиційні резервовані системи

Традиційно, мета отримання покращеного коефіцієнта готовності (за допомогою резервування і відмовостійкості) досягалася за допомогою використання другого або "дублюючого" контролера. Резервовані системи, які використовують вторинний контролер, можуть мати наступні недоліки:

Проблеми первинного контролера не виявляються або виявляються тільки після того, як ряд потенційно дефектних повідомлень буде переданий на польові пристрої.

Вторинні контролери можуть не використовувати самі останні "справні" дані, коли вони беруть на себе управління від первинного контролера. Конфігурація другого контролера належним чином може привести до значного часу вимушеного простою системи.

Вторинні контролери самі можуть мати свої власні проблеми, які важко визначити, після того, як вони не працювали протягом тривалого періоду часу.

Щоб усунути ці недоліки з критичних систем FCP270 використовує запатентований метод відмовостійкості.

Відмовостійка робота FCP270

Відмовостійка версія FCP270 складається з двох паралельно працюючих модулів з двома окремими з'єднаннями з мережею управління Mesh. Два модулі процесора, що управляє, пов'язані один з одним як відмовостійка пара, забезпечують безперервну роботу об'єкту управління у разі практично будь-якої апаратної несправності одного з модулів цієї пари.