Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматизация отделения ректификации установки производства стирола ц.126

Курсовой проект

По дисциплине: «Микропроцессорные системы управления»



ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте рассматривается задача, связанная с автоматизацией процесса ректификации в колонне К-302, которая расположена в отделении производства стирола. Установка производства стирола входит в состав цеха 126/127 ОАО "Ангарский завод полимеров". Производительность установки 44000т в год стирола-ректификата.

В цех 126/127, объект 1476 поступает сырье (бензол и этилен) с ЭП-300. Из них производится этилбензол, который поступает в промежуточный парк (объект 1092) для приема, компаундирования и откачки этилбензола-ректификата из об.1476, этилбензола привозного из об.1080 и этилбензола возвратного из об.1477, углеводородного конденсата и продуктов освобождения системы об.1477 производства стирола. Из объекта 1092 этилбензол (этилбензольная шихта (ЭБШ)) поступает в отделение дегидрирования в об.1477 в котором происходит процесс дегидрирования этилбензола с образованием стирола, этилбензола, толуола, бензола, которые образуют углеводородный конденсат (УВК). УВК через промежуточный парк об 1092 поступает в питание колонны К-302, где происходит процесс ректификации и выделение из УВК бензол толуоловой фракции (БТФ) через верх колонны и стирола с этилбензолом которые из куба К-302 поступают в питание К-312. В К-312 происходит выделение фракции этилбензола-возвратного через верх колонны и откуда он поступает в об 1092 на смешение с ЭБШ в повторную переработку. В кубе К-302 остается стирол с образовавшимися в процессе производства вредными примесями и смолами, который подается в питание К-322, где вверху колонны получается стирол-ректификат, поступающий или в парк готовой продукции (об.1080) и далее потребителям, или в промежуточный парк (об 1480) откуда поступает на производство полистиролов цеха 126/127.

Автоматизация колонны К-302 основана на локальных схемах регулирования, построенных на устаревших пневматических приборах и регуляторах, которые устарели как морально, так и физически и не обеспечивают требуемого современного уровня надежности и безопасности, а также оптимального процесса регулирования.

Цель проекта - автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП).

Задачи:

- Обоснование системы автоматизации;

- Выбрать технические средства;

- Обосновать структуру системы управления.



1 . ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА И НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА

1.1 Характеристика колонны К-312

Из парка об.1092 углеводородный конденсат (УВК) поступает по трубопроводу №9564 Ду80 в межтрубное пространство теплообменника Т-230, где подогревается химзагрязненной водой, выходящей из аппарата Т-209, и направляется через фильтр Ф-330/1,2 (один рабочий, второй резервный) в качестве питания в ректификационную колонну К-302.

Резервная позиция фильтра включается в работу при увеличении перепада давления до и после фильтра выше 1 кгс/см² на работающем фильтре.

Существует схема подачи УВК в емкости Е-390/1,2; Е-396/1,2 для приготовления растворов ингибиторов,

В целях предотвращения полимеризации в процессе ректификации насосами Н-341 через фильтр Ф-331/1,2 в куб колонны К-302 подается раствор ингибиторов. Фильтры Ф-331/1,2 - один рабочий, второй резервный. Резервная позиция фильтра включается в работу при увеличении перепада давления до и после фильтра выше 1 кгс/см² на работающем фильтре.

Колонна К-302 - вакуумная, насадочная. Насадка выполнена в виде пакетов, изготовленных из тонкого зигзагообразного перфорированного нержавеющего листа. Внутри колонны расположены, независимо друг от друга, 4 пакета насадки типа "Флексипак", нумерация которых начинается сверху колонны. Питание в колонну К-302 вводится на отм.20,375 м между третьим и четвертым пакетом насадки. Крепление насадки осуществляется следующим образом: на приварном опорном кольце монтируется опорная решетка, на которую укладываются блоки насадки.

Над верхней частью каждого пакета насадки располагается желобчатые распределители жидкости, которые предназначены для равномерного распределения жидкости по насадке. С помощью их распределяются равномерно потоки флегмы, питания и жидкости, стекающей с вышестоящего пакета насадки.

Под первым, вторым и третьим пакетом насадки расположены лопастные коллекторы, которые предназначены для улавливания жидкости с вышестоящих пакетов и для ее транспортировки по двум трубопроводам Ду110 на желобчатые распределители.

Для создания вакуума предназначены 2 пароэжекторные установки - Н-376/1,2. Возможно подключение пароэжекторных установок Н-378/1,2 и Н-379/1,2. На Н-376/1,2, Н-378/1,2, Н-379/1,2 используется пар давлением до 9 кгс/см², редуцированный из пара 20кгс/см².

Температура в кубе колонны К-302 поддерживается с помощью кипятильника Т-303, через который циркулирует кубовая жидкость колонны при помощи насосов Н-306/1,2.

Обогрев кипятильника Т-303 производится паром Р-1,5 кгс/см², редуцированным из пара Р-3,5 кгс/см². Проходя колонну, пары бензол толуольной фракции (БТФ) с верха колонны поступают в конденсатор Т-304, охлаждаемый оборотной водой.

Несконденсированные пары БТФ поступают из конденсатора Т-304 в конденсаторы Т-305/1,2, где охлаждаются жидкостью низкозамерзающей (ЖНЗ).

Возможно замерзание БТФ в межтрубном пространстве конденсатора Т-305/1,2, во избежание чего предусматривается периодическое отключение их для оттаивания. Конденсат из конденсатора Т-305 стекает в трубопровод слива сборника - конденсатора Т-304, откуда насосом Н-307 подается непрерывно через агломерационный фильтр Ф-306а, частично - через фильтр Ф-330/3,4 (один рабочий, второй резервный) в колонну К-302 в виде флегмы, частично по трубопроводу №7020 Ду50 - в цех 121/130. Нижний водный слой из фильтра Ф-306а периодически самотеком поступает в подземную емкость Е-301.

Из куба колонны К-302 кубовая жидкость с нагнетания кубовых насосов Н-306 подаётся на всас насосов Н-308 и далее на питание колонны поз.К-312.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.2 Нормы технологического режима

Нормы технологического режима представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Нормы технологического режима

Наименование объектов, стадий процесса, показателей режима, номера позиций оборудования по схеме	Единицы измерения	Допускаемые пределы технологических параметров и показателей качества	Функциональное обозначение и номер позиции прибора по схеме	Требуемый класс точности измерительных приборов ГОСТ 8.401	Оптимальное значение параметров
расход питания К-302	т/час	6-15	FE 1а	1,5	10-13
расход циркуляции через Т-303	т/час	не менее 100	FE 2а	1,5	-
температура парового конденсата из Т-303	оC	90-125	TT 3а	1,0	-
температура питания К-302	оC	75-85	TT 4а	1,0	-
уровень парового конденсата в Е-303	%	20-80	LT 5а	1,5	-
остаточное давление верха К-302	мм.рт.ст.	не более 130	PT 6а	1,5	-
остаточное давление куба К-302	мм.рт.ст.	не более 182	PT 7а	1,5	130-150
температура верха 3 пакета насадки К-302	оC	50-80	TT 9а	1,0	-
температура низа 3 пакета насадки К-302	оC	50-80	TT 10а	1,0	-
температура между 3 и 4 пакетами насадки К-302	оC	45-85	TT 11а	1,0	-
температура в 4 пакете насадки К-302	оC	не более 98	TT 12а	1,0	-
температура верха К-302	оC	не более 50	TT 13а	1,0	-
температура между 2 и 3 пакетами насадки К-302	оC	50-80	TT 14а	1,0	-
расход пара в Т-303	т/час	1,2-1,6	FE 15а	1,5	-
температура куба	оC	не более 98	TT 16а	1,0	85-90
уровень в кубе К-302	%	20-80	LT 17а	1,5	-
расход питания К-312	т/час	не более 15	FE 18а	1,5	-
температура слива с Т-304	оC	30-50	TT 19а	1,0	-
температура воды из Т-304	оC	15-50	TT 20а	1,0	-
расход воды в Т-304	м3/час	90-120	FE 21а	1,5	-
расход флегмы К-302	т/час	4-10	FE 22а	1,5	5-6
уровень в Т-304	%	20-80	LT 23а	1,5	-
расход БТФ в ц. 121/130	кг/час	не более 500	FE 24а	1,5	-
температура отдувки Т-304	оC	20-40	TT 25а	1,0	-
температура отдувки Т-305/1,2	оC	0-20	TT 26а	1,0	-
температура ЖНЗ из Т-305/1,2	оC	10-15	TT 27а	1,0	-
температура подшипника №1 Н-307/1	оC	не более 55	TT 28а	1,0	-
температура подшипника №2 Н-307/1	оC	не более 55	TT 29а	1,0	-
температура подшипника №1 Н-307/2	оC	не более 55	TT 30а	1,0	-
температура подшипника №2 Н-307/2	оC	не более 55	TT 31а	1,0	-
давление в маслобаке Н-306/1	кгс/см2	1-2	PTI 32а	1,5	-
давление в маслобаке Н-308/1	кгс/см2	1-2	PTI 33а	1,5	-
давление в маслобаке Н-306/2	кгс/см2	1-2	PTI 34а	1,5	-
давление в маслобаке Н-308/2	кгс/см2	1-2	PTI 35а	1,5	-
температура подшипника №1 Н-306/1	оC	не более 55	TT 36а	1,0	-
температура подшипника №1 Н-308/1	оC	не более 55	TT 37а	1,0	-
температура подшипника №2 Н-306/1	оC	не более 55	TT 38а	1,0	-
температура подшипника №2 Н-308/1	оC	не более 55	TT 39а	1,0	-
уровень в маслобаке Н-306/1	мм	не менее 60	LS 40а	1,5	-
уровень в маслобаке Н-308/1	мм	не менее 60	LS 41а	1,5	-
температура в маслобаке Н-306/1	оC	40-75	TT 42а	1,0	-
температура в маслобаке Н-308/1	оC	40-75	TT 43а	1,0	-
температура подшипника №1 Н-306/2	оC	не более 55	TT 44а	1,0	-
температура подшипника №1 Н-308/2	оC	не более 55	TT 45а	1,0	-
температура подшипника №2 Н-306/2	оC	не более 55	TT 46а	1,0	-
температура подшипника №2 Н-308/2	оC	не более 55	TT 47а	1,0	-
уровень в маслобаке Н-306/2	мм	не менее 60	LS 48а	1,5	-
уровень в маслобаке Н-308/2	мм	не менее 60	LS 49а	1,5	-
температура в маслобаке Н-306/2	оC	40-75	TT 50а	1,0	-
температура в маслобаке Н-308/2	оC	40-75	TT 51а	1,0	-
концентрация взрывоопасных веществ в воздухе около Н-306/1,2	% от НКПР	0-20	QT 52 а	1,0	-
концентрация взрывоопасных веществ в воздухе около К-302	% от НКПР	0-20	QT 53 а	1,0	-
концентрация взрывоопасных веществ в воздухе около Н-308/1,2	% от НКПР	0-20	QT 54 а	1,0	-
концентрация взрывоопасных веществ в воздухе около Н-307/1,2	% от НКПР	0-20	QT 55 а	1,0	-
концентрация взрывоопасных веществ в воздухе около Т-305/1,2	% от НКПР	0-20	QT 56 а	1,0	-

1.3 Контроль технологического процесса с помощью систем сигнализации и блокировок

Сигнализации и блокировки, с помощью которых контролируется процесс, представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Контроль технологического процесса с помощью систем сигнализации и блокировок

Номер объекта, установки	Наименование параметра, номер позиции оборудования по схеме	Единица измерения параметра	Шкала датчика прибора (пределы измерения)	Критическое значение параметра	Допускаемое значение параметра (по графе 3раздела 4 ТР)	Значение параметра при срабатывании	Величины установок при срабатывании сигнализации и блокировки	Действие блокировки
							На датчике	На вторичном устройстве	На датчике	На вторичном устройстве
						сигнализации	блокировки
								сигнализации	блокировки
								в единицах шкалы сигнализирующего устройства
1477	Остаточное давление верха колоны К-302	мм.рт.ст.	0-295	-	Не более 130	130	140	-	-	-	-	Закрывается отсечной клапан поз. 7г на подаче пара в кипятильник Т-303 об.1477
1477	Остаточное давление куба колоны К-302	мм.рт.ст.	0-295	-	Не более 182	182	200	-	-	-	-	Закрывается отсечной клапан поз. 7г на подаче па ра в кипятильник Т-303 об.1477
1477	Температура подшипников насосов Н-306,307,308	єС	0-100	-	40-55	60	60	60	-	60	-	Отключение эл. двигателя насоса поз. Н-306,307,308
1477	Температура куба К-302	єС	0-150	-	Не более98	98	-	98	-	-	-	-
1477	Температура затворной жидкости насосов Н-306	єС	0-200	-	30-70	70	80	70	-	80	-	Отключение эл. двигателя насоса поз. Н-306
1477	Температура затворной жидкости насосов Н-308	єС	0-200	-	30-70	70	80	70	-	80	-	Отключение эл. двигателя насоса поз.Н-308
1477	Уровень затворной жидкости насосов Н-306	м	Дискретный датчик	-	-	0,06	0,06	-	-	-	-	Отключение эл. двигателя насоса поз.Н-306 с задержкой по времени 3 мин
1477	Уровень затворной жидкости насосов Н-308	м	Дискретный датчик	-	-	0,06	0,06	-	-	-	-	Отключение эл. двигателя насоса поз.Н-308 с задержкой по времени 3 мин
1477	Давление азота в бачке затворной жидкости насосов Н-306	кгс/см2	0-40	-	1,0-2,0	1,0	-	-	1,0	-	-	-
1477	Давление азота в бачке затворной жидкости насосов Н-308	кгс/см2	0-40	-	2,0-3,0	2,0	-	-	2,0	-	-	-
1477	Загазованность помещения насосной Н-307	% НКПВ	0-20	-	0-20	20	20	-	-	-	-	Включение эл. Двигателя АВ-18,19,20 об.1477
1477	Загазованность помещения насосной Н-308	% НКПВ	0-20	-	0-20	20	20	-	-	-	-	Включение эл. двигателя АВ-18,19,20 об.1477
1477	Загазованность наружной установки отделения ректификации Н-306	% НКПВ	0-20	-	0-20	20	-	-	-	-	-	-
1477	Загазованность наружной установки отделения ректификации К-302	% НКПВ	0-20	-	0-20	20	-	-	-	-	-	-
1477	Загазованность наружной установки отделения Т-305	% НКПВ	0-20	-	0-20	20	-	-	-	-	-	-

Размещено на http://www.allbest.ru/

2 . ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

2.1 Анализ колонны К-302 как объекта управления

Рассматриваемый технологический процесс в колонне К-302 является непрерывным процессом ректификации. В колонне происходит разделение УВК на фракции низкокипящего компонента и высококипящего компонента. Каждая из фракций состоит из смеси различных компонентов. В низкокипящий компонент состоит из бензола, толуола и незначительного количества воды, высококипящий - из этилбензола, стирола и вредных примесей (смол, полимера и др.). Так как процесс непрерывный, то он протекает в стационарном установившемся режиме.

Для снижения температуры кипения компонентов, процесс происходит под вакуумом и имеет регламентированную величину остаточного давления: не более 130 мм.рт.ст. для верха колонны и не более 182 мм.рт.ст. для куба колонны. В колонне должно быть как можно меньшее давление для того что бы процесс проходил при меньших температурах, а следовательно и с наименьшей полимеризацией стирола. Задача автоматизации состоит в стабилизации давления путем уменьшении влияния возмущающих воздействий.

Давление в колонне зависит от многих факторов: температуры и количества охлаждающей воды поступающей на сборник-конденсатор Т-304; от температуры и количества ЖНЗ поступающей на конденсаторы Т-305/1,2;, от производительности пароэжекторных установок создающих вакуум; от наличия и количества воды в УВК; от температуры и количества питания подаваемого на колонну; от величины флегмы, от уровня БТФ в Т-304; от температуры окружающей среды и погодных условий. Многие из перечисленных возмущающих воздействий можно стабилизировать и сделать оптимальными.

Температуры верха, куба и в пакетах колонны К-302 зависят от состава смеси компонентов и от давления в точке замера. На состав смеси в этой точке влияют и фракционный состав УВК поступающий в питание колонны, и давление. Факторы, влияющие на давление, перечислены выше, следовательно, они же являются и возмущающими воздействиями и для температур по каждой из точек замера.

2.2 Задачи регулирования, сигнализации и блокировок

Для качественного регулирования процесса необходимо уменьшить влияние выше перечисленных возмущающих воздействий, для этого надо применить следующие схемы регулирования и стабилизации:

2.2.1 Регулирование

1) Расход питания К-302

2) Расход флегмы в К-302

3) Расход кубовой жидкости из К-302 в К-312 с коррекцией по уровню в колонне.

4) Расход БТФ в ц.121/130 с коррекцией по уровню в Т-304.

5) Расход греющего пара в Т-303 с коррекцией по разности между температурой верха колонны и температурой в средней части колонны (между 2 и 3 пакетами насадки) и с динамической компенсацией по температуре и расходу питания.

6) Расход оборотной воды в Т-304 с коррекцией по температуре оборотной воды из Т-304.

7) Уровень в Е-303 выводом конденсата.

8) Температуру ЖНЗ в об.1487/88 подачей ЖНЗ захоложенной в Т-305/1,2.

2.2.2 Сигнализация

1) Уровень в К-302, Т-304, Е-303.

2) Уровень в маслобаках Н-306/1,2; Н-308/1,2.

3) Давление верха и куба К-302.

4) Давление в маслобаках Н-306/1,2; Н-308/1,2.

5) Расход питания, флегмы, дистиллята в К-302.

6) Расход пара в Т-303.

7) Расход воды оборотной в Т-304.

8) Концентрация содержания взрывоопасных веществ в воздухе.

9) Температуры по питанию, флегме, дистилляту и по пакетам в К-302.

10) Температуры подшипников Н-306/1,2; Н-307/1,2; Н-308/1,2.

11) Температуры в маслобаках Н-306/1,2; Н-308/1,2.

12) Выключение Н-306/1,2; Н-307/1,2; Н-308/1,2.

2.2.3 Блокировка

1) Отключение электродвигателей Н-306/1,2; Н-307/1,2; Н-308/1,2 при превышении температуры подшипников.

2) Отключение электродвигателей Н-306/1,2; Н-308/1,2 при превышении температуры в маслобаке.

3) Отключение электродвигателей Н-306/1,2; Н-308/1,2 при понижении давления в маслобаке.

4) Перекрытие отсечного клапана на подаче пара в Т-303 при превышении давления верха и/или куба К-302.



3 . ВЫБОР МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ

3.1 Общие требования к микропроцессорной системе

В настоящее время существует большое множество различных контроллеров, выпускаемых отечественными и зарубежными производителями.

Выбор контроллеров должен определяться следующими критериями:

- функциональные возможности контроллера должны полностью покрывать круг задач, решаемых при автоматизации данного технологического процесса;

- характеристики контроллера, определяющие его быстродействие должны удовлетворять потребностям автоматического управления;

- количественные характеристики контроллера, определяющие число и типы входов и выходов должны быть оптимально соотнесены с информационными характеристиками процесса;

- коммуникационные характеристики контроллеров, тип сети, используемые протоколы и возможность сопряжения с имеющимися и предполагаемыми;

- объем постоянной и оперативной памяти контроллера должен быть достаточным для размещения и оптимального функционирования прилагаемого программного обеспечения. При этом должны учитываться цены контроллеров и дополнительного оборудования.

3.2 Информационное обеспечение процесса

В таблицах 3.1 - 3.4 перечислены все аналоговые и дискретные входные и выходные сигналы с их характеристиками.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 3.1 - Перечень аналоговых входных сигналов

№ п/п	Наименование параметра	Обозначение параметра	Единицы измерения	Диапазон измерения	Технологические границы	Назначение параметра	Тип сигнала
					НТГ	ВТГ	Контр.	Регулир.	Сигнал.	Блок.	Архив
1	Расход питания в К-302	1а	т/ч	0-16	6	15	+	+	-	-	+	4-20мА
2	Расход циркуляции от Н-306	2а	т/ч	0-160	100	-	+	-	-	-	+	4-20мА
3	Температура конденсата из Т-303	3а	°С	0-150	90	125	+	-	-	-	+	4-20мА
4	Температура питания К-302	4а	°С	0-150	75	85	+	-	-	-	+	4-20мА
5	Уровень в емкости-сборнике Е-303	5а	%	0-100	20	80	+	+	-	-	+	4-20мА
6	Давление верха К-302	6а	мм.рт.ст.	0-184	-	130	+	-	+	+	+	4-20мА
7	Давление куба К-302	7а	мм.рт.ст.	0-295	-	182	+	-	+	+	+	4-20мА
8	Температура в 3 пакете насадки	9а	°С	0-150	50	80	+	-	-	-	+	4-20мА
9	Температура внизу 3 пакета насадки	10а	°С	0-150	50	80	+	-	-	-	+	4-20мА
10	Температура между 3 и 4 пакетами	11а	°С	0-150	45	85	+	-	-	-	+	4-20мА
11	Температура в 4 пакете насадки	12а	°С	0-150	-	98	+	-	-	-	+	4-20мА
12	Температура верха К-302	13а	°С	0-150	-	50	+	+	+	-	+	4-20мА
13	Температура между 2 и 3 пакетами	14а	°С	0-150	50	80	+	+	+	-	+	4-20мА
14	Расход пара в Т-303	15а	т/ч	0-3,2	1,2	1,6	+	+	-	-	+	4-20мА
15	Температура куба К-302	16а	°С	0-150	-	98	+	-	+	-	+	4-20мА
16	Уровень в кубе К-302	17а	%	0-100	20	80	+	+	+	-	+	4-20мА
17	Расход питания К-312	18а	т/ч	0-16	-	15	+	+	-	-	+	4-20мА
18	Температура слива Т-304	19а	°С	0-100	30	50	+	-	-	-	+	4-20мА
19	Температура воды оборотной из Т-304	20а	°С	0-100	15	50	+	+	-	-	+	4-20мА
20	Расход воды оборотной в Т-304	21а	т/ч	0-125	90	120	+	+	-	-	+	4-20мА
21	Расход флегмы в К-302	22а	т/ч	0-10	4	10	+	+	-	-	+	4-20мА
22	Уровень бентола в Е-304	23а	%	0-100	20	80	+	+	+	-	+	4-20мА
23	Расход бентола в ц.121/130	24а	кг/ч	0-800	-	500	+	+	-	-	+	4-20мА
24	Температура отдувки после Т-304	25а	°С	-50-100	20	40	+	-	-	-	+	4-20мА
25	Температура отдувки после Т-305	26а	°С	-50-100	0	20	+	-	-	-	+	4-20мА
26	Температура ЖНЗ из Т-305	27а	°С	-50-100	10	15	+	-	-	-	+	4-20мА
27	Температура 1 подшипника Н-307/1	28а	°С	0-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
28	Температура 2 подшипника Н-307/1	29а	°С	0-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
29	Температура 1 подшипника Н-307/2	30а	°С	0-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
30	Температура 2 подшипника Н-307/2	31а	°С	0-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
31	Давление в маслобаке Н-306/1	32а	кгс/см2	0-10	1	2	+	-	+	-	+	4-20мА
32	Давление в маслобаке Н-308/1	33а	кгс/см2	0-10	1	2	+	-	+	-	+	4-20мА
33	Давление в маслобаке Н-306/2	34а	кгс/см2	0-10	1	2	+	-	+	-	+	4-20мА
34	Давление в маслобаке Н-308/2	35а	кгс/см2	0-10	1	2	+	-	+	-	+	4-20мА
35	Температура 1 подшипника Н-306/1	36а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
36	Температура 1 подшипника Н-308/1	37а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
37	Температура 2 подшипника Н-306/1	38а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
38	Температура 2 подшипника Н-308/1	39а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
39	Температура в маслобаке Н-306/1	42а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
40	Температура в маслобаке Н-308/1	43а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
41	Температура 1 подшипника Н-306/2	44а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
42	Температура 1 подшипника Н-308/2	45а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
43	Температура 2 подшипника Н-306/2	46а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
44	Температура 2 подшипника Н-308/2	47а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
45	Температура в маслобаке Н-306/2	50а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
46	Температура в маслобаке Н-308/2	51а	°С	-50-100	-	55	+	-	+	+	+	4-20мА
47	Датчик горючих веществ Н-306	52а	%	0-50	-	20	+	-	+	+	+	4-20мА
48	Датчик горючих веществ К-302	53а	%	0-50	-	20	+	-	+	+	+	4-20мА
49	Датчик горючих веществ Н-308	54а	%	0-50	-	20	+	-	+	+	+	4-20мА
50	Датчик горючих веществ Н-307	55а	%	0-50	-	20	+	-	+	+	+	4-20мА
51	Датчик горючих веществ Т-305	56а	%	0-50	-	20	+	-	+	+	+	4-20мА

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 3.2 - Перечень дискретных входных сигналов

№ п/п	Наименование сигнала	поз.	Состояние	Тип сигнала
1	Отсечной клапан поз. 7г	8а	открыт	NAMUR
2	Отсечной клапан поз. 7г		закрыт	NAMUR
3	Насос Н-306/1		включен	«Сухой контакт»
4	Насос Н-306/1		выключен	«Сухой контакт»
5	Насос Н-306/2		включен	«Сухой контакт»
6	Насос Н-306/2		выключен	«Сухой контакт»
7	Насос Н-307/1		включен	«Сухой контакт»
8	Насос Н-307/1		выключен	«Сухой контакт»
9	Насос Н-307/2		включен	«Сухой контакт»
10	Насос Н-307/2		выключен	«Сухой контакт»
11	Насос Н-308/1		включен	«Сухой контакт»
12	Насос Н-308/1		выключен	«Сухой контакт»
13	Насос Н-308/2		включен	«Сухой контакт»
14	Насос Н-308/2		выключен	«Сухой контакт»
15	Уровень в маслобаке Н-306/1	40а	минимальный	NAMUR
16	Уровень в маслобаке Н-306/2	48а	минимальный	NAMUR
17	Уровень в маслобаке Н-308/1	41а	минимальный	NAMUR
18	Уровень в маслобаке Н-308/2	49а	минимальный	NAMUR

Таблица 3.3 - Перечень аналоговых выходных сигналов

№ п/п	Наименование	Поз.	Тип сигнала
1	Регулирование расхода питания К-302	1г	4-20мА
2	Регулирование уровня в Е-303	5в	4-20мА
3	Регулирование расхода пара в Т-303	15г	4-20мА
4	Регулирование расхода питания К-312	18г	4-20мА
5	Регулирование расхода оборотной воды в Т-304	21г	4-20мА
6	Регулирование расхода флегмы в К-302	22г	4-20мА
7	Регулирование расхода БТФ в ц.121/130	24г	4-20мА
8	Регулирование температуры ЖНЗ из Т-305	27г	4-20мА

Таблица 3.4 - Перечень дискретных выходных сигналов

№ п/п	Наименование сигнала	поз.	Тип сигнала	Коммутируемые параметры
1	Отсечной клапан поз. 7г открыть		импульсный	24В
2	Насос Н-306/1 включить		импульсный	24В; 50 мА
3	Насос Н-306/1 выключить		импульсный	24В; 50 мА
4	Насос Н-306/2 включить		импульсный	24В; 50 мА
5	Насос Н-306/2 выключить		импульсный	24В; 50 мА
6	Насос Н-307/1 включить		импульсный	24В; 50 мА
7	Насос Н-307/1 выключить		импульсный	24В; 50 мА
8	Насос Н-307/2 включить		импульсный	24В; 50 мА
9	Насос Н-307/2 выключить		импульсный	24В; 50 мА
10	Насос Н-308/1 включить		импульсный	24В; 50 мА
11	Насос Н-308/1 выключить		импульсный	24В; 50 мА
12	Насос Н-308/2 включить		импульсный	24В; 50 мА
13	Насос Н-308/2 выключить		импульсный	24В; 50 мА
14	Вентсистема АВ-18,19,20 включить		импульсный	24В; 50 мА
15	Вентсистема АВ-18,19,20 выключить		импульсный	24В; 50 мА

Далее в таблице 3.5 выведены сводные данные по сигналам, в соответствии с которыми уже подбираются модули ввода-вывода.

Таблица 3.5 - Сводная таблица сигналов

Тип сигнала	Количество
Аналоговые входные сигналы (c искрозащиты)	51
Аналоговые выходные сигналы (c искрозащитой)	8
Дискретные входные сигналы (c искрозащитой)	6
Дискретные входные сигналы (без искрозащиты)	12
Дискретные выходные сигналы (c искрозащитой)	1
Дискретные выходные сигналы (без искрозащиты)	14

3.3 Выбор и описание контроллера

Из множества различных контроллеров выбран программируемый контроллер CENTUM 3000 фирмы Yokogawa (Япония). Контроллеры данной фирмы уже достаточно часто применяются в нашем регионе, а, следовательно, накоплен большой опыт в подключении и эксплуатации контроллера этой фирмы.

Распределенная система управления CENTUM CS3000R3 открывает новую эру в классе распределенных систем управления крупнотоннажными производствами.

CENTUM CS3000R3 продолжает линию распределенных систем управления CENTUM фирмы Yokogawa. Системы управления семейства CENTUM зарекомендовали себя как надежные, отказоустойчивые и удобные в эксплуатации и обслуживании системы.

Основные задачи, решаемые системами управления CENTUM:

- безопасное ведение технологических процессов;

- реализация решений задач оптимального управления;

- обеспечение устойчивости процессов регулирования;

- управление периодическими процессами;

- взаимодействие с подсистемами верхнего и нижнего уровня;

- сбор и накопление данных.

Система Centum CS3000R3 разработана для управления относительно большими производствами. CS3000R3 отличается от других систем управления семейства Centum тем, что она гибко масштабируема и организована по доменному принципу.

Основные достоинства системы CENTUM CS3000R3:

- Гибкая система резервирования, позволяющая резервировать элементы процессора, системных интерфейсов, модулей ввода/вывода и др.;

- Гибкая конфигурация каждого рабочего места оператора с возможностью независимого накопления исторической информации;

- Доменный принцип организации позволяет организовать истинно распределенное управление;

- Высокая плотность модулей ввода/вывода (64-х канальные модули дискретных сигналов);

- Высокая скорость передачи данных по внутренней шине (шина ESB, скорость 128 Мбит/с);

- Большой объем оперативной памяти контроллеров (до 32 Мбайт);

- Возможно применение 2-х экранных консолей как с ЖК-дисплеями, так и с ЭЛТ-дисплеями;

- Рабочее место оператора комплектуется сенсорной клавиатурой, позволяющей осуществить прямой доступ к любому технологическому окну путем нажатия функциональной клавиши;

- Связь с подсистемами верхнего и нижнего уровней;

- Функция виртуального тестирования, позволяющая выполнять отладку прикладного программного обеспечения как без подключения контроллеров так и с подключением.

3.4 Структура АСУ ТП

В таблице 3.6 перечислены выбранные модули, их назначение, количество каналов и общее количество модулей.

Таблица 3.6 - Сводная таблица модулей ввода-вывода

Тип сигнала	Кол. каналов	Кол. сигналов	Кол. модулей
ASI133 модуль аналогового входа (со встроенным барьером искрозащиты)	8	51	7
ASI533 модуль аналогового выхода (со встроенным барьером искрозащиты)	8	8	1
ASD143 модуль дискретного входа (со встроенным барьером искрозащиты)	16	6	1
ADV151 модуль дискретного входа (без барьера)	32	12	1
ASD533 модуль дискретного выхода (со встроенным барьером искрозащиты)	8	2	1
ADV551 модуль дискретного выхода (без барьера)	32	14	1

Структура проектируемого АСУ ТП представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Структурная схема АСУ ТП



На структурной схеме АСУ ТП обозначено:

HIS - станция оператора

ENG/HIS - инженерная станция

19''Rack - монтажная стойка

FCU - блок управления AFV10D

NU1, NU2 - Node Unit - стойки расширения ввода-вывода

PW482 - резервированный блок питания

CP401 - резервированный процессор

ES401 - резервированный модуль сети ESB для FCU

SB501 - резервированный модуль сети ESB для NU

ASI133 - модуль ввода аналогового сигнала 4-20мА, 8 каналов, со встроенным барьером искрозащиты

ASI533 - модуль вывода аналогового сигнала 4-20мА, 8 каналов, со встроенным барьером искрозащиты

ASD143 - модуль ввода дискретного сигнала NAMUR, 16 каналов, со встроенным барьером искрозащиты

ASD533 - модуль вывода дискретного сигнала 24В, 8 каналов, со встроенным барьером искрозащиты

ADV151 - модуль ввода дискретного сигнала типа «сухой контакт», 32 каналов, без барьера искрозащиты

ADV551 - модуль вывода дискретного сигнала типа «сухой контакт», 32 каналов, без барьера искрозащиты

T9083NA - изоляционная перегородка

L2-switch - промышленный свитч

AEP7D - центральный модуль питания

3.5 Привязка информационных сигналов к клеммам модулей

Привязка информационных сигналов процесса к клеммникам устройств ввода-вывода отображена в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Привязка информационных сигналов к клеммам модулей

№ клемм	Наименование параметра	поз.
NU1-ASI133-1
A1	Температура конденсата из Т-303	3а
B1
A3	Температура питания К-302	4а
B3
A5	Температура в 3 пакете насадки	9а
B5
A7	Температура внизу 3 пакета насадки	10а
B7
A10	Температура между 3 и 4 пакетами	11а
B10
A12	Температура в 4 пакете насадки	12а
B12
A14	Температура верха К-302	13а
B14
A16	Температура между 2 и 3 пакетами	14а
B16
NU1-ASI133-2
A1	Температура куба К-302	16а
B1
A3	Температура слива Т-304	19а
B3
A5	Температура воды оборотной из Т-304	20а
B5
A7	Температура отдувки после Т-304	25а
B7
A10	Температура отдувки после Т-305	26а
B10
A12	Температура ЖНЗ из Т-305	27а
B12
A14	Температура 1 подшипника Н-307/1	28а
B14
A16	Температура 2 подшипника Н-307/1	29а
B16
№ клемм	Наименование параметра	поз.
NU1-ASI133-3
A1	Температура 1 подшипника Н-307/2	30а
B1
A3	Температура 2 подшипника Н-307/2	31а
B3
A5	Температура 1 подшипника Н-306/1	36а
B5
A7	Температура 1 подшипника Н-308/1	37а
B7
A10	Температура 2 подшипника Н-306/1	38а
B10
A12	Температура 2 подшипника Н-308/1	39а
B12
A14	Температура в маслобаке Н-306/1	42а
B14
A16	Температура в маслобаке Н-308/1	43а
B16
NU1-ASI133-4
A1	Температура 1 подшипника Н-306/2	44а
B1
A3	Температура 1 подшипника Н-308/2	45а
B3
A5	Температура 2 подшипника Н-306/2	46а
B5
A7	Температура 2 подшипника Н-308/2	47а
B7
A10	Температура в маслобаке Н-306/2	50а
B10
A12	Температура в маслобаке Н-308/2	51а
B12
A14	Давление верха К-302	6а
B14
A16	Давление куба К-302	7а
B16
NU1-ASI133-5
A1	Давление в маслобаке Н-306/1	32а
B1
A3	Давление в маслобаке Н-306/2	34а
B3
A5	Давление в маслобаке Н-308/1	33а
B5
A7	Давление в маслобаке Н-308/2	35а
B7
A10	Расход питания в К-302	1а
B10
A12	Расход циркуляции от Н-306	2а
B12
A14	Расход пара в Т-303	15а
B14
A16	Расход питания в К-312	18а
B16
NU1-ASI133-6
A1	Расход воды оборотной в Т-304	21а
B1
A3	Расход флегмы в К-302	22а
B3
A5	Расход бентола в ц.121/130	24а
B5
A7	Уровень в емкости-сборнике Е-303	5а
B7
A10	Уровень в кубе К-302	17а
B10
A12	Уровень бентола в Е-304	23а
B12
A14	Датчик горючих веществ Н-306	52а
B14
A16	Датчик горючих веществ К-302	53а
B16
NU1-ASI133-7
A1	Датчик горючих веществ Н-308	54а
B1
A3	Датчик горючих веществ Н-307	55а
B3
A5	Датчик горючих веществ Т-305	56а
B5
NU2-ASI533-1
A1	Регулирование расх. питания К-302	1г
B1
A3	Регулирование уровня в Е-303	5в
B3
A5	Регулирование расхода пара в Т-303	15г
B5
A7	Регулирование расх. питания К-312	18г
B7
A10	Регулирование расх. обор. воды в Т-304	21г
B10
A12	Регулирование расх. флегмы в К-302	22г
B12
A14	Регулирование расх. БТФ в ц.121/130	24г
B14
A16	Регулирование темп. ЖНЗ из Т-305	27г
B16
NU2-ASD533-2
A1	Отсечной клапан поз. 7г открыть/закрыть	7б
B1
NU2-ASD143-3
A1	Отсечной клапан поз. 7г открыт	7б
B1
A2	Отсечной клапан поз. 7г закрыт	7б
B2
A3	Уровень в маслобаке Н-306/1 минимум	40а
B3
A4	Уровень в маслобаке Н-306/2 минимум	48а
B4
A6	Уровень в маслобаке Н-308/1 минимум	41а
B6
A7	Уровень в маслобаке Н-308/2 минимум	49а
B7
NU2-ADV151-5
A1	Насос Н-306/1 включен
B1
A2	Насос Н-306/1 выключен
B2
A3	Насос Н-306/2 включен
B3
A4	Насос Н-306/2 выключен
B4
A5	Насос Н-307/1 включен
B5
A6	Насос Н-307/1 выключен
B6
A7	Насос Н-307/2 включен
B7
A8	Насос Н-307/2 выключен
B8
A9	Насос Н-308/1 включен
B9
A10	Насос Н-308/1 выключен
B10
A11	Насос Н-308/2 включен
B11
A12	Насос Н-308/2 выключен
B12
NU2-ADV551-6
A1	Насос Н-306/1 включить
B1
A2	Насос Н-306/1 выключить
B2
A3	Насос Н-306/2 включить
B3
A4	Насос Н-306/2 выключить
B4
A5	Насос Н-307/1 включить
B5
A6	Насос Н-307/1 выключить
B6
A7	Насос Н-307/2 включить
B7
A8	Насос Н-307/2 выключить
B8
A9	Насос Н-308/1 включить
B9
A10	Насос Н-308/1 ыключить
B10
A11	Насос Н-308/2 включить
B11
A12	Насос Н-308/2 выключить
B12
A13	Вентсистема АВ-18,19,20 включить
B13
A14	Вентсистема АВ-18,19,20 выключить
B14



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе проектирования разработана автоматизированная система управления технологическим процессом колонны К-302 установки «Стирола».

Проектирование микропроцессорной системы выполнено в соответствии с технологическим регламентом установки. Был проанализирован процесс происходящий в колонне и применены оптимальные схемы регулирования ключевых параметров для достижения стабильного качества продукции.

Для контроля и регулирования параметров процесса была выбрана, исходя из требуемых условий взрывобезопасности и климатического расположения объекта, микропроцессорная система.

После анализа процесса как объекта управления, был выбран контроллер, наиболее подходящий для выполнения данной задачи.

В качестве системы управления выбран контроллер с резервированной системой управления Centum 3000 производства фирмы Yokogawa.

Проанализировав входные и выходные сигналы объекта управления, были выбраны модули ввода-вывода, удовлетворяющие требованиям безопасности.

Подытожив выше сказанное, можно заключить, что в процессе выполнения проекта были решены следующие задачи:

- Обоснована система автоматизации;

- Выбраны технические средства и контроллер;

- Обоснована структура системы управления.

микропроцессорный автоматизация производство колонна



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технологический регламент установки «Стирола».

2. А.С. Клюев и другие. “Проектирование систем автоматизации технологических процессов”.

3. А.С. Клюев и другие. “Наладка средств автоматизации и АСР”. Справочное пособие.

4. П.В. Куропаткин. “Теория автоматического управления”.

5. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления: Учеб. для ВУЗов / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов / СПб: - Изд-во «Профессия», 2003 - 747с

6. ГОСТ 2.105 - 95. Общие требования к текстовым документам.

7. ГОСТ 34.201 - 89. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Виды, комплексность и обозначения документов при создании автоматизированных систем. - Взамен ГОСТ 24.101-80; введ. 1990-01-01. - М.: Издательство стандартов, 1991. - 105-127 с.

8. ГОСТ 34.003 - 90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения. - Взамен ГОСТ 24.003-84; введ. 1992-01-01. - М.: Издательство стандартов,1991. - С.105 -127.

9. РД50 - 34.698-90 Методические указания/ Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1991. - С.66 - 96.

10. ГОСТ 7.1-2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание: Общие требования и правила составления [Текст]. - Взамен ГОСТ 7.1-84; введ. 2004-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 48 с.

11. ГОСТ 7.82-2001. Библиографическая запись. Библиографическое описание электронных ресурсов: Общие требования и правила составления [Текст]. - Введ. 2002-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 23 с.

12. ГОСТ 21.408 СПДС. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов.

13. ГОСТ 21.101 - 93 СПДС. Основные требования к рабочей документации.

14. ГОСТ 21.101 - 95 СПДС. Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и материалов.

15. ГОСТ 2.701 - 84. Схемы. Виды и типы. Общее требования к выполнению.

16. РМ 4-59-95. Системы автоматизации технологических процессов. Оформление и комплектование проектов.

17. РМ 4-206-95. Спецификация оборудования, изделий и материалов. Указание по выполнению.

18. СНиП 1.02.01-85. Инструкция о составе, порядке разработки, согласования.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Поз. Обоз.	Наименование и техническая характеристика оборудования и материалов. Завод - изготовитель.	Тип, марка оборудования	Ед. изм.	Кол.
1	FCU - резервированный блок управления с процессором VR5432 (133 МГц), ОЗУ 32 Мбайт, и резервированным блоком питания 220-240 В (PW482)	AFV10D-H41201	шт.	1
2	Стойка расширения ввода вывода, 8 слотов, резервированным блоком питания 220-240 В (PW482) , комплектация для ESB сети	ANB10D-420	шт.	2
3	Модуль ввода аналоговых сигналов 4-20 мА, 8 каналов со встроенным барьером искрозащиты	ASI133-S00	шт.	7
4	Модуль вывода аналоговых сигналов 4-20 мА, 8 каналов со встроенным барьером искрозащиты	ASI533-S00	шт.	1
5	Модуль ввода дискретных сигналов типа NAMUR, 16 каналов со встроенным барьером искрозащиты	ASD143-P00	шт.	1
6	Модуль вывода дискретных сигналов 24В, 8 каналов со встроенным барьером искрозащиты	ASD533-S00	шт.	1
7	Модуль ввода дискретных сигналов типа «сухой контакт», 32 канала без барьера искрозащиты	ADV151	шт.	1
8	Модуль вывода дискретных сигналов типа «сухой контакт», 32 канала без барьера искрозащиты	ADV551	шт.	1
9	Заглушка защитная для пустых слотов в FCU и Node Unit	ADCV01	шт.	9
10	Изоляционная перегородка	T9083NA	шт.	1
11	Центральный модуль питания 14 выходов, резервированный, 2 входа 220В	AEP7D-20	шт.	1
12	Кабель для ESB сети	YCB301-C020	шт.	2
13	Персональный компьютер для станции оператора и инженерной станции в сборе с клавиатурой, мышью, дисплеем, программным обеспечением		шт.	2
14	Стол для станции оператора	YAX101-S02	шт.	2
15	Graphic Builder - программное обеспечение для работы на станции оператора, лицензия	LHS5150-V11	шт.	2
16	Электронное руководство по эксплуатации и инструкция пользователя	LHS5495-V11	шт.	1

Размещено на Allbest.ru