Разработка интегрированной системы проектирования и управления колонны К-4 установки АВТ-4
Формирование требований пользователя к автоматизированным интегрированным системам проектирования. Разработка вариантов концепции системы управления блоком стабилизации бензина установки АВТ-4. Обзор технологического оборудования блока стабилизации.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.01.2015 |
| Размер файла | 564,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Курсовая работа
по курсу “Интегрированные системы проектирования и управления”
На тему «Разработка интегрированной системы проектирования и управления колонны К-4 установки АВТ-4»
Содержание
Задание
Введение
1. Формирование требований к АС
1.1 Изучение объекта и существующей АСУТП
1.2 Формирование требований пользователя к автоматизированным системам
1.2.1 Требования к АСУ в целом
1.2.2 Требования к функциям АСУ
1.2.3 Требования к подготовленности персонала АСУ
1.3 Оформление отчета о выполненной работе
2. Разработка концепции АС
2.1 Разработка вариантов концепции АС
2.2 Отчет о выполненной работе
3. Техническое задание
4. Технорабочий проект
5. Ввод в действие
Заключение
Литература
Задание
1. изучить существующую АСУТП колонны К-4 стабилизации бензина установки АВТ-4 ООО «Новоуфимский НПЗ» (далее - Объект);
2. выделить недостатки существующей АСУТП;
3. предложить модель новой АСУТП (далее - Система);
4. разработать технический проект РСУ, ПАЗ, привести все необходимые схемы;
5. разработать мнемосхемы технологического процесса.
6. оформить все проделанные работы согласно ГОСТ 34.601-90.
Стадии создания АС по ГОСТ 34.601-90
Данный ГОСТ предусматривает следующие стадии и этапы создания АС:
1. Формирование требований к АС
1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС
1.2. Формирование требований пользователя к АС
1.3. Оформление отчета о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания)
2. Разработка концепции АС
2.1. Изучение объекта
2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ
2.3. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя
2.4. Оформление отчета о выполненной работе
3. Техническое задание
3.1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС
4. Эскизный проект
4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям
4.2. Разработка документации на АС и ее части
5. Технический проект
5.1. Разработка проектных решений по системе и ее частям
5.2. Разработка документации на АС и ее части
5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку
5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации
6. Рабочая документация
6.1. Разработка рабочей документации на систему и ее части
6.2. Разработка или адаптация программ
7. Ввод в действие
7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие
7.2. Подготовка персонала
7.3. Комплектация АС поставляемая изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями)
7.4. Строительно-монтажные работы
7.5. Пусконаладочные работы
7.6. Проведение предварительных испытаний
7.7. Проведение опытной эксплуатации
7.8. Проведение приемочных испытаний
8. Сопровождение АС
8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами
8.2. Послегарантийное обслуживание
Данный ГОСТ также допускает:
· исключение стадии "Эскизный проект" и отдельные этапы работ на всех стадиях;
· объединение стадий "Технический проект" и "Рабочая документация" в одну стадию "Технорабочий проект";
· в зависимости от специфики создаваемых АС и условий их создания, выполнение отдельных этапов работ до завершения предшествующих стадий, параллельное во времени выполнение этапов работ, включение новых этапов работ.
Согласно общему плану и приведенным допущениям, был составлен план разработки АСУТП, оптимальный для Объекта.
План разработки АСУ ТП
1 Формирование требований к АС
1.1. Изучение объекта и существующей АСУТП
1.2. Формирование требований пользователя к АС
1.3. Оформление отчета о выполненной работе
2. Разработка концепции АС
2.1. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС
2.2. Отчет о выполненной работе
3. Техническое задание
3.1. Разработка технического задания
4. Технорабочий проект
5. Ввод в действие
Введение
Стадия сопровождение АСУ ТП предполагает проведение следующих этапов работ:
· Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами -- осуществляются работы по устранению недостатков, выявленных при эксплуатации АСУ ТП в течение установленных гарантийных сроков, внесению необходимых изменений в документацию по АСУ ТП.
· Послегарантийное обслуживание -- осуществляют работы по:
а) анализу функционирования системы;
б) выявлению отклонений фактических эксплуатационных
характеристик АС от проектных значений;
в) установлению причин этих отклонений;
г) устранению выявленных недостатков и обеспечению стабильности эксплуатационных характеристик АСУ ТП;
д) внесению необходимых изменений в документацию на АСУ ТП.
Виды, периодичность и регламент обслуживания технических средств должны быть указаны в соответствующих инструкциях по эксплуатации. Общие требования к системам контроля, управления, сигнализации и противоаварийной защиты при эксплуатации, монтаже, наладке и ремонте определяются ПБ 09-540-03 "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств". Конкретные требования по эксплуатации КИП и СА регламентируются общезаводскими инструкциями.
1. Формирование требований к АС
1.1 Изучение объекта и существующей АСУТП
В качестве объекта был выбран блок стабилизации бензина установки АВТ-4. Стабилизатор К-4 предназначен для стабилизации прямогонного бензина путем отгонки из него углеводородных газов и сероводорода.
Блок стабилизации состоит из ректификационной колонны К-4, рибойлера Т-1, емкости Е-3, теплообменников Т-4/1-4, воздушного холодильника Х-3 и водяного холодильника Х-4.
Колонна К-4 оборудована 35 тарелками из них 15 желобчатые и 20 провального типа.
Описание работы Объекта
Нестабильный бензин прокачивается через межтрубное пространство теплообменников Т - 4/2-4, Т- 4/1 и поступает на 20 тарелку стабилизатора К-4.Температура нестабильного бензина, поступающего на 20 тарелку стабилизатора К-4, составляет 120-160°С.
С верха стабилизатора К-4 углеводородные газы и сероводород направляются в аппарат воздушного охлаждения Х-3, где конденсируются, охлаждаются до 50оС и поступают в рефлюксную емкость Е-3. Не сконденсировавшийся газ из емкости Е-3 в емкость Е-2а. Рефлюкс с Е-3 подается на орошение стабилизатора К-4, а балансовый избыток откачивается в парк высокого давления или на установки АГФУ, ГФУ.
Температура верха стабилизатора К-4 поддерживается не более 80оС. Температура паров с верха колонны К-4, после аппарата воздушного охлаждения Х-3, поддерживается не более 50оС.
Расход орошения составляет 6,0-14,0 м3/час.
При понижении уровня в емкости Е-3 ниже 20% и повышении выше 80% срабатывает сигнализация.
Температура вывода рефлюкса поддерживается не более 50оС.
При повышении давления в стабилизаторе К-4 более 9 кгс/см2 (0,9 МПа) срабатывает сигнализация.
С низа колонны К-4 бензин перетекает в рибойлер Т-1, где отпариваются легкие углеводороды и по шлемовой линии возвращаются в низ К-4, а стабильный бензин из Т-1 через межтрубное пространство теплообменников Т-4/2-4, погружной холодильник Х-4 откачивается в парк.
Температура стабильного бензина на выходе с установки поддерживается не более 50оС.
Расход стабильного бензина на выходе с установки поддерживается в пределах 20-100 м3/час.
При понижении уровня в рибойлере Т-1 ниже 20% и повышении выше 80% срабатывает сигнализация.
Температура низа колонны К-4 поддерживается не более 150-180оС.
интегрированный проектирование автоматизированный управление
Таблица 1 - Краткая характеристика технологического оборудования блока стабилизации
|
№ п/п |
Наименование оборудования |
Номер позиции на схеме |
Техническая характеристика |
|
|
1 |
Стабилизатор бензина для отгонки из бензина легких газов |
К - 4 |
Температура - 200°СДавление - 1,05 МПаДиаметр - 1400 ммОбъём - 35,4 м3Длина цилиндрической части - 27800 мм |
|
|
2 |
Рефлюксная ёмкость |
Е - 3 |
Температура - 50°СДавление - 1,05 МПаДиаметр - 2400 мм Объем - 32 м3 Длина цилиндрической части - 11350 мм |
|
|
3 |
Аппарат воздушного охлаждения для конденсации паров бензина, воды и газа, выводимых с верха колонны К-4 |
Х - 3 |
Температура - 200°СДавление - 0,2 МПаПоверхность одной секции - 1045 м2 Длина трубок - 6000 мм Мощность электродвигателя - 18 кВт Тип электродвигателя - КМР-180-М6А Число оборотов - 980 об/мин Напряжение - 380 В Тип привода - прямой |
|
|
4 |
Рибойлер для поддержания температуры низа колонны К-4 |
Т - 1,1а |
Температура - 200°СДавление - 1,05 МПаДиаметр - 2400 мм Длина труб - 8430 мм Поверхность - 100 м2 |
|
|
5 |
Теплообменник кожухотрубчатый с плавающей головкой нестабильный бензин-дизельное топливо ''Л'' |
Т - 4/1 |
Температура - 200°СДавление - 0,4 МПаДиаметр труб - 800 мм Длина труб - 5720 мм Поверхность - 130 м2 Среда: межтрубное пространство - нестабильный бензин; трубное пространство - дизельное топливо ''Л'' |
|
|
6 |
Теплообменник кожухотрубчатый с плавающей головкой - стабильный бензин-нестабильный бензин |
Т - 4/2-4 |
Температура - 200°СДавление - 0,4 МПа Диаметр труб - 800 мм Длина труб - 5720 мм Поверхность - 130 м2 Среда: межтрубное пространство - нестабильный бензин; трубное пространство - стабильный бензин |
|
|
7 |
Теплообменник кожухо-трубчатый с плавающей головкой - стабильный бензин - нестабильный бензин |
Т-4/3ч5 |
Межтрубное пространство:Давление -12 кг/см2 (1,2 МПа);Температура - 200єС;Среда - нестабильный бензинТрубное пространство:Давление - 12 кг/см2 (1,2 МПа);Температура - 200 єССреда - стабильный бензинДиаметр - 700 мм;Длина - 6275 мм;Поверхность - 130 м2: |
|
|
8 |
Погружной холодильник стабильного бензина |
Х - 4 |
Температура - 200°СДавление - 0,1 МПаПоверхность одной секции - 177 м2 Длина трубок - 6000 мм Диаметр труб - 89 мм Тип соединения труб - с помощью калачей Количество секций - 18 |
|
|
9 |
Насос орошения К-4 и откачки рефлюкса из Е-3 |
Н-17 |
Марка насоса НК 65/125;Температура - 50 єС;Напор - 105 м.вод.ст;Производительность - 27 м3/ч;Число оборотов - 2950 об/мин;Тип эл.дв. - ВАО 81-2/42;Мощность эл.двигателя - 55 кВт;Исполнение - ВЗГ; |
|
|
10 |
Насос орошения К-4 и откачки рефлюкса из Е-3 |
Н-19 |
Марка насоса НК-200/120;Температура - 50 єС;Напор - 120 м.вод.ст;Производительность - 110 м3/ч;Число оборотов - 2950 об/мин;Тип эл.дв. - ВАО 81-2/42;Мощность эл.двигателя - 55 кВт;Исполнение - ВЗГ; |
|
|
11 |
Погружные холодильники стабильного бензина |
Х-4,4а |
Температура - 200 єС;Давление - 10 кг /см2 (0,1 МПа);Поверхность одной секции- 177 м2;Длина трубок- 6000 мм;Диаметр труб - 89 мм;Тип соединения труб с помощью калачей;Количество секций - 13. |
Контроль технологических параметров процесса
Всякий технологический процесс характеризуется определенными физическими величинами (параметрами). Для оптимального хода технологического процесса некоторые его параметры требуется поддерживать постоянными, а некоторые - изменять по определенному закону. При работе того или иного объекта на него поступают различные внешние и внутренние возмущающие воздействия, нарушающие оптимальный ход технологического процесса объекта. Одной из основных задач автоматического регулирования является поддержание оптимальных условий протекания технологического процесса.
В качестве контролируемых параметров выбираются возмущения, которые важны для проведения процесса, но на них невозможно или недопустимо воздействовать. В качестве регулируемых параметров выбирают технологические параметры, изменение которых ведёт к нарушению прохождения процессов в аппарате.
Температура:
Необходимо контролировать температуру верха и низа колонны и температуру подачи сырья в колонну после теплообменников Т-4/1 для диагностики работы, проверки соответствия параметров технологическим нормам и правилам и расчета теплового баланса данных технологических аппаратов. От температуры зависит как качество конечного продукта и производительность процесса, так и его безопасность. Изменение температуры в колонне может привести к повышению давления. Необходимость контроля температуры сырья после теплообменника Т-4/1 обуславливается тем, что он должен поступать в колонну с определенной температурой.
Давление:
Для безопасной эксплуатации колонны необходимо контролировать давление в ней. Очень важно контролировать в колонне, т.к. изменение давления может привести к ухудшению качества нефтепродуктов и к взрывоопасным ситуациям на установке.
Уровень:
Необходимо контролировать уровень в ёмкости Е-3 для обеспечения непрерывности технологического процесса. Изменение уровня может привести к переполнению нефтепродуктов в ёмкости, следовательно попадание их в другие технологические аппараты.
Расход:
Расход на входных и выходных потоках необходимо контролировать для оценки эффективности работы блока и материального баланса установки. Расход влияет на качество получаемого продукта. Нарушение работы расходомера может привести к колебаниям температуры и давления в колонне.
1.1.2 Существующая АСУ
В настоящее время на установке "АВТ-4" используется система управления Centum-XL. Это программно-аппаратный комплекс фирмы Yokogawa второго поколения.
В системе Centum-XL станция оператора (EOPS) выполняет функции индикации промышленных регуляторов, а станция управления участком EFCS/EFCD производит регулирование.
Микропроцессор в EFCS/EFCD производит обработку для 80 контуров регулирования.
Функции таких стандартных аналоговых приборов, как регуляторы и индикаторы, заложены в программном обеспечении микропроцессора станции управления участком. Панели настройки всех приборов, имеющихся в виде программных алгоритмов в станции EFCS/EFCD могут быть показаны на экране. Каждая станция управления участком может содержать до 255 приборов. Выходы от регуляторов, подключаемые к участку, обрабатываются многоточечной платой аналоговых входов/выходов МАС2, многоточечной платой импульсных входов/аналоговых выходов РАС или индикаторами контуров CLDU.
Функции соединения контуров CENTUM идентичны соответствующим функциям соединения клемм приборов проводами в стандартных аналоговых устройствах (или трубками в пневматических системах). Функции соединения контуров могут, например, объединять два регулятора в каскад (для управления), соединять регулятор и селектор (для автоселекторного управления), или регулятор и блок задания соотношения (для управления соотношением).
В станциях управления участком внутренние соединения - все соединения, кроме подключения кабелей с участка к платам входа/выхода, создаются в программном обеспечении. Внутренние соединения включают в себя соединения между приборами CENTUM, a также между приборами CENTUM и платами входа/выхода.
В систему включены разнообразные функции проверки тревоги, такие как проверка на превышение порогов тревоги выше верхнего, ниже нижнего пределов, превышение верхнего и нижнего пределов тревоги, отклонение, диагностика неисправности приборов по скорости изменения сигнала.
Сигнал тревоги может сгенерировать состояние тревоги и вывести на экран сигнализаторы, вывести на печать сообщения и активизировать функции логического управления.
Операторская станция EOPS обеспечивает работу и функции наблюдения, требуемые для управления в целом системы CENTUM-XL. Расширенная емкость применения поддерживает до 16000 позиций, 300 страниц графических панелей и свыше 2300 точек записи трендов на одну операторскую станцию. Разнообразные функции записи трендов объединены с возможностями эффективного анализа производства и наблюдения. Техника развитого программного обеспечения позволяет обеспечить время доступа 1 секунда ко всем дисплеям.
Несмотря на все достоинства этой передовой для своего времени системы, в настоящее время она морально устаревает. Современные аппаратные и программные средства способны обеспечить более высокую мощность и скорость обработки сигналов, а следовательно более точное регулирование процессов, в результате чего повышается качество продуктов. Также серьезным недостатком является отсутствие совместимости системы CENTUM-XL с современным программным обеспечением, т.к. в настоящее время разработано огромное количество программ для анализа систем и происходящих в них процессов, анализа экономической эффективности этих систем и процессов.
В настоящее время, с учетом указанных недостатков разработана система третьего поколения CENTUM CS3000.
1.2 Формирование требований пользователя к автоматизированным системам.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ (ГОСТ 24.104-85)
1.2.1 Требования к АСУ в целом
· АСУ любого вида должна соответствовать требованиям настоящего стандарта, требованиям технического задания на ее создание или развитие (далее - ТЗ на АСУ), а также требованиям нормативно-технических документов, действующих в ведомстве заказчика АСУ.
· Ввод в действие АСУ должен приводить к полезным технико-экономическим, социальным или другим результатам, например:
- снижению численности управленческого персонала;
- повышению качества функционирования объекта управления;
- повышению качества управления и др.
· АСУ должна обеспечивать достижение целей ее создания (развития), установленных в ТЗ на АСУ.
· В АСУ должна быть обеспечена совместимость между ее частями, а также с автоматизированными системами (АС), взаимосвязанными с данной АСУ.
· АСУ в целом и все виды ее обеспечения должны быть приспособлены к модернизации, развитию и наращиванию в пределах требований, указанных в ТЗ на АСУ.
· Надежность АСУ в целом и каждой ее автоматизированной функции должна быть достаточна для достижения установленных целей функционирования системы при заданных условиях применения.
· Адаптивность АСУ должна быть достаточной для достижения установленных целей ее функционирования в заданном диапазоне изменений условий применения.
· В АСУ должны быть предусмотрены контроль правильности выполнения автоматизированных функций и диагностирование, с указанием места, вида и причины возникновения нарушений, правильности функционирования АСУ.
· В АСУ, имеющих измерительные каналы, должна быть предусмотрена возможность контроля метрологических характеристик измерительных каналов.
· В АСУ должны быть предусмотрены меры защиты от неправильных действий персонала, приводящих к аварийному состоянию объекта или системы управления, от случайных изменений и разрушения информации и программ, а также от несанкционированного вмешательства.
· Любая поступающая в АСУ информация вводится в систему однократно с помощью одного входного канала, если эти не приводит к невыполнению требований, установленных в ТЗ на АСУ (по надежности, достоверности и т.п.).
· Выходная информация одного и того же смыслового содержания должна быть сформирована в АСУ однократно, независимо от числа адресатов.
· Информация, содержащаяся в базах данных АСУ, должна быть актуализирована в соответствии с периодичностью ее использования при выполнении функций системы.
· АСУ должна быть защищена от утечки информации если это оговорено в ТЗ на АСУ.
· Наименование АСУ должно включать наименование вида АСУ и объекта управления.
1.2.2 Требования к функциям АСУ
· АСУ в необходимых объемах должна автоматизированно выполнять:
- сбор, обработку и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и т.п.) о состоянии объекта управления;
- выработку управляющих воздействий (программ, планов и т.п.);
- передачу управляющих воздействий (сигналов, указаний, документов) на исполнение и ее контроль;
- реализацию и контроль выполнения управляющих воздействий;
- обмен информацией (документами, сообщениями и т.п.) с взаимосвязанными автоматизированными системами).
· Состав автоматизированных функций (задач, комплексов задач - далее функций) АСУ должен обеспечивать возможность управления соответствующим объектом в соответствии с любой из целей, установленных в ТЗ на АСУ.
· Состав автоматизированных функций АСУ и степень их автоматизации должны быть технико-экономически и (или) социально обоснованы с учетом необходимости освобождения персонала от выполнения повторяющихся действий и создания условий для использования его творческих способностей в процессе работы.
1.2.3 Требования к подготовленности персонала АСУ
· Квалификация персонала АСУ должна обеспечивать эффективное функционирование системы во всех заданных режимах.
· Персонал АСУ должен быть подготовлен к выполнению своих обязанностей в соответствии с инструкциями организационного обеспечения.
· Каждое лицо, входящее в состав персонала АСУ, должно уметь применять соответствующие информационные модели и работать с используемыми им техническими средствами и документацией, определяющей порядок его деятельности.
1.3 Оформление отчета о выполненной работе
Примечание: пункты отчета «Характеристики объекта и результатов его функционирования», «Описание существующих средств автоматизации, и информационно-управляющей системы», «Описание требований к средствам измерений автоматизируемого технологического процесса» были рассмотрены на этапах 1.1, 1.2 и далее рассматриваться не будут.
Описание недостатков существующих средств автоматизации и информационно-управляющей системы
1) использование оборудования различных отечественных и зарубежных производителей, что ухудшает совместимость частей АСУТП, затрудняет эксплуатацию и диагностику;
2) используется не самый эффективный на сегодняшний день информационный сигнал: электрический токовый 4-20 мА (без HART);
3) информационно-управляющая система основана на устаревшей элементной базе и программном обеспечении. Последние отличает громоздкость оборудования, невысокое быстродействие, неудобный интерфейс СОТ;
4) высокая погрешность измерительных каналов;
5) отсутствие связи РСУ с общезаводской сетью;
6) ряд важных параметров процесса контролируется только по месту, хотя уместно вести наблюдение за ними со станции оператора;
7) АСУТП не выполняет целый ряд современных требований к системам подобного рода (см. далее), а имеющиеся в ней функции (например, вывод на печать отчета) выполняются очень медленно.
Обоснование необходимости совершенствования существующих средств автоматизации и информационно-управляющей системы объекта
В связи с перечисленными выше недостатками существующей АСУТП, возникает необходимость её полной реконструкции.
Цели, критерии и ограничения создания АСУТП
Цель: создать АСУТП Объекта, обеспечивающую
· максимально возможную безопасность ведения технологического процесса;
· функциональность, соответствующую всем современным требованиям;
· удобство в эксплуатации.
Система должна соответствовать требованиям технологического регламента.
Критериями эффективности данной Системы будут являться количества опасных и «безопасных» отказов и связанных с ними остановов Объекта, за годовой период эксплуатации.
Ограничения, связанные с созданием Системы, делятся на
· технологические, обусловленные требованиями технологического процесса и характеристиками оборудования. Далее в ходе разработки АСУТП они будут учитываться;
· финансовые.
Выводы и предложения
Необходимо создать АСУТП на Объекте, удовлетворяющую всем современным требованиям безопасности и функциональности.
2. Разработка концепции АС
2.1 Разработка вариантов концепции АС
Специфика лабораторных работ по курсу «Интегрированные системы проектирования и управления» приводит нас к выбору компании SIEMENS как к поставщику всех средств автоматизации для нашей Системы.
Обновление технических средств КИПиА проводится поэтапно:
· 1-й этап - внедрение современного оборудования РСУ и ПАЗ с использованием существующего полевого КИП и, если это необходимо, электропневмо- и пневмоэлектрических преобразователей;
· 2-й этап - замена устаревшего оборудования КИП на электронную технику.
Архитектура АСУТП представляет собой следующее:
· полевой КИП на современной электронной технике;
· контроллеры РСУ и ПАЗ, связанные с рабочими станциями промышленного исполнения;
· квалифицированный персонал.
Предусматривается связь с заводской локальной и с корпоративной вычислительной сетью.
В Системе используются следующие средства автоматизации:
· датчик перепада давления Yokogawa EJX118A (кол-во: 3)
· датчик давления Yokogawa EJA430A
· нормирующий преобразователь YTA70 (кол-во: 3)
· программируемые логические контроллеры SIMATIC S7-300 (2), модули блоков питания (PS), сигнальные модули (SM), коммутационные процессоры (CP) для подключения к сети PROFIBUS;
· аварийная панель оператора SIEMENS MP370 (1);
· промышленные компьютеры для станций оператора (OS) и инжиниринговой станции (ES) (3);
· промышленная сеть PROFIBUS DP для связи контроллеров с АРМ.
2.2 Отчет о выполненной работе
Обоснование выбора наиболее рационального варианта концепции и описание предлагаемой АСУТП
Предлагаемый вариант является единственным и заведомо наиболее рациональным.
Системы РСУ и ПАЗ реализованы на независимых друг от друга ПЛК S7-300. Система РСУ имеет: 7 аналоговых входных сигналов и 3 аналоговых выходных сигнала. Система ПАЗ имеет: 7 дискретных входных сигналов и 8 дискретных выходных сигналов.
На самом нижнем уровне расположены полевые устройства (КИП и исполнительные механизмы). Поскольку полевые устройства не требуют сложной диагностики либо диагностики в реальном времени, решено было отказаться от внедрения интерфейса PROFIBUS PA на полевом уровне. Передача сигнала ПЛК и ИМ (здесь это ток 4-20 мА) происходит по обыкновенным проводам.
На уровне УСО (устройств связи с объектом) расположены контролеры S7-300. Они монтируются в шкаф оборудования на профильные шины (Rack). Контроллеры имеют коммутационные процессоры CP 342-5 для подключения к сети PROFIBUS DP. Контроллер РСУ является ведомым устройством кольцевой сети PROFIBUS DP.
На верхнем уровне, в операторной располагаются две станции оператора (СОТ или OS), инженерная станция (ES) и аварийная панель MP370.
Ожидаемые результаты и эффективность реализации выбранного варианта концепции АСУТП
· повышение надежности работы оборудования, снижение риска тяжелых аварий;
· обеспечение автоматизированного эффективного управления технологическими процессами в нормальных, переходных, предаварийных и аварийных режимах работы;
· защита технологического оборудования и обслуживающего персонала при угрозе аварии;
· улучшение условий труда эксплуатационного персонала;
· снижение затрат на эксплуатацию, диагностику и ремонт оборудования;
· возможно сокращение количества эксплуатационного персонала установки, откуда следует снижение затрат на оплату труда;
· засчет снижения погрешности измерительных цепей, обеспечивается более точный учет исходного сырья и конечных продуктов;
· повышение экологичности технологического процесса, в соответствии с международными стандартами об охране окружающей среды.
Ориентировочный план реализации выбранного варианта построения АСУТП
1) Замена старых МСКУ контроллерами SIEMENS S7-300, установка панели MP370.
2) Замена старых промышленных компьютеров новыми моделями;
3) Монтаж сигнализаторов уровня, замена датчиков давления, температуры. Для этого потребуется останов процесса.
Оценка затрат на реализацию проекта создания АСУТП
Оценим примерные затраты на оборудование (не включая промышленные компьютеры для ES и OS):
· кабель PROFIBUS FC, стандартный - цена 1 евро за 1 метр. Для АСУТП потребуется приблизительно 400 м.
· штекера RS485 - цена 48 евро за 1 шт. Потребуется 12 шт.
· датчик перепада давления Yokogawa EJX118A - цена 840 евро.
· датчик давления Yokogawa EJA430A -280 евро.
· нормирующий преобразователь YTA70 -150 евро.
· термопара - 100 евро.
· ПЛК SIMATIC S7-300: блок питания (PS 307) - 100 евро, центральный процессор (CPU 312) - 300 евро, коммуникационный процессор (CP 342-5) - 700 евро, модуль ввода-вывода дискретных сигналов (SM 323) - 200 евро; модуль ввода аналоговых сигналов (SM 331) - 380 евро, модуль вывода аналоговых сигналов (SM 332) - 450 евро.
· панель оператора SIEMENS MP370 - цена 4000 евро.
· прочие неучтенные расходы - примем 2000 евро.
Таким образом, общая сумма затрат на оборудование составит 10876 евро.
3. Техническое задание
Разработка и утверждение технического задания на создание АС
Техническое задание на АСУТП разрабатывается по ГОСТ 34.602-89 и содержит следующие разделы:
1. Общие сведения
1.1. Полное наименование Системы
1.2. Шифр темы
1.3. Наименование Организаций - разработчиков, проектировщиков, заказчика, и их реквизиты
1.4. Перечень документов, на основании которых создается Система
1.5. Сроки выполнения работ
1.6. Источники и порядок финансирования
1.7. Порядок оформления и предъявления заказчику результатов работы
2. Назначение и цели создания Системы
2.1. Назначение Системы
2.2. Цели создания Системы
3. Характеристика объекта автоматизации
4. Требования к Системе
4.1. Требования к Системе в целом
4.1.1. Требования к структуре и функционированию Системы
4.1.2. Требования к численности и квалификации персонала
4.1.3. Требования к показателям назначения
4.1.4. Требования к надёжности
4.1.5. Требования безопасности
4.1.6. Требования по эргономике и технической эстетике
4.1.7. Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению
4.1.8. Требования к защите информации от несанкционированного доступа
4.1.9. Требования по сохранности информации при авариях
4.1.10. Требования к средствам защиты от внешних воздействий
4.1.11. Требования к патентной чистоте
4.1.12. Требования по стандартизации и унификации
4.1.13. Дополнительные требования
4.2. Требования к функциям, реализуемым Системой
4.2.1. Перечень задач РСУ и требования к качеству их выполнения
4.2.2. Перечень и критерии отказов для каждой функции РСУ
4.2.3. Перечень задач системы ПАЗ
4.2.4. Перечень и критерии отказов для каждой функции системы ПАЗ
4.3. Требования к видам Обеспечения
4.3.1. Требования к Прикладному программному обеспечению
4.3.2. Требования к Информационному обеспечению
4.3.3. Требования к Лингвистическому обеспечению
4.3.4. Требования к Стандартному программному обеспечению
4.3.5. Требования к Техническому обеспечению
4.3.6. Требования к Метрологическому обеспечению
4.3.7. Требования к Организационному обеспечению
5. Состав и содержание работ по созданию АСУТП
5.1. Первое организационное совещание
5.2. Обработка исходных данных
5.3. Разработка Технического проекта
5.4. Рассмотрение Технического проекта
5.5. Конфигурация функций контроля и управления
5.6. Конфигурация функций представления информации
5.7. Приемка Рабочего проекта
5.8. Шефмонтаж и пусконаладка
5.9. Пуск АСУТП в эксплуатацию
5.10. Гарантийный срок
6. Порядок контроля и приемки
7. Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта к вводу АСУТП в действие
8. Требования к документированию
9. Источники разработки
10. СОСТАВЛЕНО
11. СОГЛАСОВАНО
4. Технорабочий проект
ФСА представлена на рис. 1.
Структура предлагаемой АСУТП представлена на рис. 2.
Сигналы входящие/выходящие:
· аналоговые входные: уровень в колонне, уровень в емкости, температура низа колонны, температура сырья, температура верха колонны, расход сырья, давление в колонне (количество: 7)
· аналоговые выходные: задвижки на сырье, на дистиллят, сигнал на насос Н-17 (количество: 3)
· дискретные сигналы: максимальное давление в колонне, минимальный/ максимальный уровень в емкости, максимальный/ минимальный уровень в колонне, минимальный/максимальный уровень в рибойлере, сигнализация световая/звуковая на давление в колонне, на уровни в емкости, колонне рибойлере (количество: 7).
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Рисунок 2 - Структура АСУТП
На полевом уровне расположены датчики и исполнительные механизмы, осуществляющие связь между АСУ ТП и технологическим процессом.
На нижнем уровне контроллеры АСУ ТП выполняют измерение параметров технологического процесса и управляют его протеканием. Передают, через коммуникационный сервер сетевого уровня, информацию на верхний уровень.
На верхнем уровне расположены операторские станции и сервер системы. На сервере системы располагается вся архивная информация, база данных ПО контроллеров. На операторских станциях отображается мнемосхема объекта, со всеми текущими, измеренными параметрами и оператор ведёт технологический процесс, имея всю нужную информацию на экране монитора.
В случае необходимости, основные параметры технологического процесса могут передаваться в центральную диспетчерскую, головной офис, через АСДУ по радиоканалу или телефонной линии.
Таблица 2 - Перечень технологических параметров, которые измеряются и регулируются и перечень сигнализаций и блокировок технологических параметров
|
№ |
Наименование параметра |
Наиме-нование оборудования |
Крити- ческий параметр |
Величина устанавливаемого предела |
Блокировка |
Сигнализация |
Операция по отключению, включению, переключению и другому воздействию |
||||
|
min |
max |
min |
max |
min |
max |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
1 |
Давление PICAH 215 |
Колонна К-4 |
10,5 кгс/см2 |
8,9 кгс/см2 (0,89 МПа) |
9,0 кгс/см2 (0,9 МПа) |
Свет, звук |
|||||
|
2 |
Уровень LICAHL 407 (LICAHL 408) |
Рибойлер Т-1 (Т-1а) |
21% |
79% |
20% |
80% |
Свет, звук |
||||
|
3 |
Уровень LICAHL 416 |
Емкость Е-3 |
21% |
79% |
20% |
80% |
Свет, звук |
||||
|
4 |
Уровень LALL 457 |
Емкость Е-3 |
11% |
10% |
10% |
Свет, звук. Остановка насоса Н-17 (Н-19) |
Описание автоматических функций управления и защиты
Система ПАЗ предусматривает:
· аварийную сигнализацию - оповещением оператора зажжением соответствующей надписи на экране мнемосхемы.
· автоматическую блокировку позиционера;
· предусматривается также ручная блокировка всех трех позиционеров (для этого введено специальное меню на мнемосхеме);
· приблизительный вариант программы ПЛК ПАЗ представлен ниже. В программе использовано 2 типа блоков: блоки сравнения (CMP) и блоки установки дискретной переменной (S).
Создание программы ПЛК ПАЗ в Step 7
5. Ввод в действие
Стадия ввод в действие предполагает проведение следующих этапов работ:
· Подготовка объекта автоматизации к вводу АСУ ТП в действие -
проводят работы по организационной подготовке объекта автоматизации к вводу АСУ ТП в действие, в том числе: реализацию проектных решений по организационной структуре АСУ ТП; обеспечение подразделений объекта управления инструктивно-методическими материалами; внедрение классификаторов информации;
· Подготовка персонала - проводят обучение персонала и проверку его способности обеспечить функционирование АСУ ТП;
· Комплектация АСУ ТП поставляемыми изделиями - программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями;
· Строительно-монтажные работы - проводят: выполнение работ по строительству специализированных зданий (помещений) для размещения технических средств и персонала АСУ ТП; сооружение кабельных каналов; выполнение работ по монтажу технических средств и линий связи; испытание смонтированных технических средств; сдачу технических средств для проведения пусконаладочных работ;
· Пусконаладочные работы -- проводят автономную наладку технических и программных средств, загрузку информации в базу данных и проверку системы её ведения; комплексную наладку всех средств системы;
· Проведение предварительных испытаний:
а) испытания АСУ ТП на работоспособность и соответствие техническому заданию в соответствии с программой и методикой предварительных испытаний;
б) устранение неисправностей и внесение изменений в документацию на АСУ ТП, в том числе эксплуатационную в соответствии с протоколом испытаний;
в) оформление акта о приёмке АСУ ТП в опытную эксплуатацию;
· Проведение опытной эксплуатации -- проводят: опытную эксплуатацию АСУ ТП; анализ результатов опытной эксплуатации АСУ ТП; доработку (при необходимости) программного обеспечения АСУ ТП; дополнительную наладку (при необходимости) технических средств АСУ ТП; оформление акта о завершении опытной эксплуатации;
· Проведение приемочных испытаний:
а) испытания на соответствие техническому заданию в соответствии с программой и методикой приёмочных испытаний;
б) анализ результатов испытания АСУ ТП и устранение недостатков, выявленных при испытаниях;
в) оформление акта о приёмке АСУ ТП в постоянную эксплуатацию.
Заключение
Разработана концепция, архитектура АСУ ТП колонны К-4 стабилизации бензина установки АВТ-4 ООО «Новоуфимский НПЗ». Выбраны средства автоматизации фирмы SIEMENS. Составлена мнемосхема в SCADA-пакете WinCC. Составлена программа работы аварийной сигнализации и блокировки в пакете программирования ПЛК SIMATIC STEP 7. Разработанная АСУТП является современной, надежной, функциональной, удобной, и рассматривается как хорошая замена предыдущей АСУТП данного объекта.
Изучены стадии создания АС по ГОСТ 34.601-90.
Литература
1. Анищенко, В.С. Динамические системы / В.С. Анищенко // Соросовский образовательный журнал. - 2009. - №11. - М. - С. 77--84
2. Васильков, Ю.В. Компьютерные технологии моделирования: учеб. пособие / Ю. В. Васильков - М.: Финансы и статистика, 2010. - 256 с.
3. Введение в математическое моделирование: учебное пособие / под ред. П.В. Трусова; рецензенты: А.Р. Абдулаев, В. П. Матвиенко; Министерство образования РФ.- М.: Логос, 2004.- 440 с..
4. Данилов, Ю.А. Лекции по нелинейной динамике. Элементарное введение: учеб. пособие / Ю.А. Данилов.; - 2-е изд. - М.: КомКнига, 2011. - 208 с.
5. Новик, И.Б. О философских вопросах кибернетического моделирования / И.Б. Новик - М.: Знание, 2010.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Методы проектирования системы стабилизации автоматического управления (САУ), исходная система которого, состоит из набора неизвестных устройств. Изучение принципа действия нескорректированной САУ, ее функциональной схемы, параметров всех звеньев системы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.02.2010Расчет и проектирования гидравлического привода осциллирующей подачи. Расчет и выбор гидроаппаратуры, трубопроводов и насосной установки. Разработка конструкции гидроблока управления. Разработка технологического процесса изготовления детали "диск".
дипломная работа [2,7 M], добавлен 27.10.2017Разработка схемы установки АВТ мощностью 3 млн.т/г Девонской нефти. Расчёты: состава паровой и жидкой фаз в емкости орошения отбензинивающей колонны, колонны четкой ректификации бензина, тепловой нагрузки печи атмосферного блока, теплообменника.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 30.03.2008Синтез функциональной и структурной схем автоматической системы управления технологическим процессом. Методика проектирования автоматизированной системы блока очистки, синтез, режимы работы, принципы управления. Рассмотрение алгоритма ее функционирования.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 23.12.2012Построение модели реального объекта - колонны К-4 разделения прямогонного бензина на более узкие фракции, блока вторичной перегонки бензина, установки ЭЛОУ+АВТ-6 типа 11/4. Моделирование статических режимов колонны при изменении ее основных параметров.
курсовая работа [463,6 K], добавлен 25.01.2014Анализ колонны К-302 как объекта управления. Общие требования к микропроцессорной системе. Разработка автоматизированной система управления технологическим процессом колонны К-302 установки "Стирола". Привязка информационных сигналов к клеммам модулей.
курсовая работа [608,5 K], добавлен 17.03.2012Описание установки как объекта автоматизации, варианты совершенствования технологического процесса. Расчет и выбор элементов комплекса технических средств. Расчет системы автоматического управления. Разработка прикладного программного обеспечения.
дипломная работа [4,2 M], добавлен 24.11.2014Разработка аналитической и имитационной модели системы по оценке точности угла стабилизации летательного аппарата. Математическое описание алгоритма и обзор программы решения уравнения моментов по изменению вектора тяги при ошибках бортовых приборов.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 24.08.2016Описание технологии производства комбикормов. Характеристика сырья и выпускаемой продукции. Этапы проектирования аспирационной установки. Выявление оборудования, подлежащего аспирации, расстановка пылеуловителей и вентиляторов, трасса воздуховодов.
курсовая работа [69,8 K], добавлен 01.05.2010Конструктивная и функциональная схемы системы автоматического регулирования, предназначенной для стабилизации силы резания при фрезеровании за счет управления приводом подач. Анализ устойчивости, качества и точности САУ. Синтез корректирующего устройства.
курсовая работа [871,4 K], добавлен 30.04.2011
