Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«Київський політехнічний інститут»

РЕФЕРАТ

на тему Автоматизована система управління технологічними процесами

КИЇВ - 2015рік



Зміст

• Перелік скорочень
• Вступ
• Автоматизована система управління технологічними процесами
• Розподілена система управління
• Система протиаварійного автоматичного захисту
• Система виявлення газової небезпеки
• Література


Перелік скорочень

САУ - система автоматичного управління

САПР - система автоматизації проектних робіт

АСУ ТП - автоматизована система управління технологічним процесом

ПАЗ - система протиаварійного автоматичного захисту

АСУП - система управління підприємством

КТЗ - комплекс технічних засобів

АРМ - автоматизоване робоче місце

ВГН - система виявлення газової небезпеки

НКМЗ - нижня концентраційна межа займання

ГДК - гранично-допустима концентрація



Вступ

Автоматизація -- один із напрямів науково-технічного прогресу, застосування саморегулюючих технічних засобів, економіко-математичних методів і системам управління, які звільняють людини від участі у процесах отримання, перетворення, передачі й використання, матеріалів чи інформації, які зменшують ступінь цього участі чи трудоэмність виконуваних операцій. Потребує додаткового застосування датчиків (сенсорів), пристроїв введення, управляючих пристроїв (контролерів), виконавчих пристроїв, пристроїв виведення, використовують електронну техніку й методи обчислень, іноді копіюють нервові і мислені функції людини. Поруч із терміном автоматичний, використовується поняття автоматизований, наголосивши щодо великого ступеню участі людини під час.

Автоматизуються:

- виробничі процеси;

- проектування;

- організація, планування і управління;

- наукових досліджень;

- бізнес-процеси.

Мета автоматизації -- підвищення продуктивності праці, поліпшення якості продукції, оптимізація управління, усунення людини від виробництв, небезпечних для здоров'я, підвищення надійності і точності виробництва, збільшення конвертованості і зменшення часу обробки даних.

Автоматизація, крім найпростіших випадків, вимагає комплексного, підходу до вирішення завдання, тому рішення таких завдань, зазвичай називаються системами, наприклад:

- система автоматичного управління (САУ);

- система автоматизації проектних робіт (САПР);

- автоматизовану систему управління технологічним процесом.



Автоматизована система управління технологічними процесами

Автоматизація технологічного процесу -- сукупність методів і коштів, призначена для реалізації системи чи систем, дозволяють здійснювати управління самим технологічним процесом без особистої участі людини, або залишення за людиною права затвердження найбільш відповідальних рішень.

Основа автоматизації технологічних процесів -- це перерозподіл матеріальних, енергетичних та інформаційних потоків відповідно до прийнятого критерієм управління (оптимальності).

Основними цілями автоматизації технологічних процесів є:

- підвищення ефективності виробничого процесу;

- забезпечення стійкого функціонування технологічних процесів;

- забезпечення надійності і безпеки ведення технологічних процесів;

- забезпечення можливості вдосконалення технологічних процесів;

- підвищення екологічної безпеки об'єкта;

- економія енергетичних ресурсів;

- поліпшення умов праці обслуговуючого персоналу;

- підвищення умов безпеки і захищеності персоналу та обладнання; підвищення економічності.

Досягнення цілей здійснюється з допомогою рішення наступних завдань:

- поліпшення якості регулювання

- підвищення коефіцієнта готовності устаткування;

- поліпшення ергономіки праці операторів процесу;

- забезпечення достовірності інформації про матеріальних компонентах, що застосовуються у виробництві;

- збереження інформації про перебіг технологічного процесу аварійних ситуаціях.

Автоматизація технологічних процесів у межах одного виробничого процесу дозволяє організувати основу на впровадження системам управління виробництвом і які системам управління підприємством.

Автоматизована систему управління технологічним процесом (АСУТП) -- комплекс програмних і технічних засобів, готовий до автоматизації управління технологічним устаткуванням на підприємствах.

Під АСУТП зазвичай розуміється комплексне розв'язання, що забезпечує автоматизацію основних технологічних операцій технологічного процесу з виробництва, у цілому або якомусь його дільниці, що випускає завершений продукт.

Термін «автоматизований» на відміну від терміну «автоматичний» підкреслює можливість участі людини у окремих операціях, як і цілях збереження людського контролю за процесом, і у зв'язку з складністю чи недоцільністю автоматизації окремих операцій.

У зв'язку з різноманітністю підходів розрізняють автоматизацію наступних технологічних процесів:

- автоматизація безперервних технологічних процесів (Process Automation)

- автоматизація дискретних технологічних процесів (Factory Automation)

- автоматизація гібридних технологічних процесів (Hybrid Automation)

Зазвичай автоматизована система управління технологічними процесами (АСУТП) будується як багаторівнева інтегрована людино-машинна система, працююча в режимі реального часу, що включає в себе: оперативний технологічний, обслуговуючий персонал та комплекс програмно-технічних засобів.

Автоматизована система управління технологічними процесами виконується на базі мікропроцесорної та обчислювальної техніки відповідно до вимог норм і правил, технічного завдання і забезпечує:

- постійний контроль і управління параметрами технологічного процесу для підтримання їх регламентованих значень;

- реєстрацію спрацьовування і контроль працездатного стану засобів протиаварійного автоматичного захисту (ПАЗ);

- постійний контроль стану повітряного середовища в межах об'єктів;

- постійний аналіз зміни параметрів у бік критичних значень і прогнозування можливості виникнення аварійної ситуації;

- дія засобів управління і ПАЗ, які припиняють розвиток небезпечної ситуації;

- дія засобів локалізації аварійної ситуації, вибір і реалізацію оптимальних керуючих впливів;

- проведення операцій безаварійного пуску, зупинки і всіх необхідних для цього переключень;

- видачу інформації про стан безпеки на об'єкті у систему управління вищого рівня.

Автоматизація виробництва багатьох підприємства побудована за дворівневою схемою:

- автоматизована система управління підприємством;

- автоматизована система управління технологічними процесами.

Автоматизована система управління підприємством (АСУП) призначена для вирішення завдань:

- контролю якості продукції;

- контролю відвантажень;

- контролю відносин між підприємствами;

- економіки;

- забезпечення екологічної безпеки виробництва, енергопостачання.

Зазвичай Автоматизована система управління технологічними процесами (АСУТП) передбачає 3 підрівні автоматизації:

- нижній рівень автоматизації (рівень контрольно-вимірювальних приладів і виконавчих механізмів);

- базовий рівень автоматизації;

- верхній рівень автоматизації.

На нижньому рівні вирішуються наступні завдання:

- отримання контрольної інформації про технологічний процес і роботі обладнання, що є вхідний для базового рівня;

- безпосереднє управління виконавчими механізмами керуючими сигналами за заданими алгоритмами, одержуваними з виходів базового рівня.

На базовому рівні вирішуються наступні завдання:

- збір і обробка інформації, що надходить від контрольно-вимірювальних приладів нижнього рівня;

- оптимальне регулювання технологічного процесу подачею керуючих сигналів на виконавчі механізми нижнього рівня;

- включення блокіровок і світлозвукової сигналізації у разі виходу технологічних параметрів за допустимі межі;

- обмін даними з верхнім рівнем автоматизації.

На верхньому рівні вирішуються наступні завдання:

a) збір та архівування даних про:

1) технологічних параметрах;

2) попереджувальних і аварійних ситуаціях;

3) технічний стан устаткування;

4) технічному стані каналів зв'язку;

5) діях оператора;

b) відображення на екрані монітора в зручному для оператора вигляді перерахованих вище оперативних даних;

c) відображення на екрані монітора в зручному для оператора вигляді перерахованих вище архівних даних;

d) створення по перерахованих вище даними звітів за визначається оператором пери-од;

e) завдання налаштувань і режимів роботи АСУТП для окремих вузлів технологічного обладнання;

f) обмін інформацією з АСУП.

Приклад структурної схеми комплексу технічних засобів (КТЗ) АСУТП

РСУ являє собою підсистему АСУТП, яка забезпечує контроль та управління усім технологічним процесом на базовому рівні автоматизації.

Система ПАЗ представляє собою підсистему АСУТП, яка здійснює функції захисту шляхом виконання ряду блокування для попередження виникнення аварійних ситуацій.

Операторні станції забезпечують дистанційний контроль, управління та візуалізацію технологічного процесу.

Сумісна станція інженера АСУТП і КВПіА призначена для:

- створення та відпрацювання конфігурації системи;

- зберігання, коригування, завантаження програмного забезпечення у вузли системи у режимі реального часу;

- дистанційного обслуговування та конфігурування засобів КВПіА, завдяки використання HART-протоколу.

Вихідними даними для проектування АСУТП є перелік та кількість сигналів вводу/виводу, який наведений у таблиці 1.2

Таблиця 1.2 - Зведена таблиця сигналів вводу/виводу

Сигнали	Кількість сигналів
	РСУ	ПАЗ
Вхідні сигнали
Аналогові 4-20 мA на контроль, IS:
Температура
Тиск
Витрата
Рівень
Газоаналізатори
Дискретні, «сухий контакт» 24В, IS
Сигналізатори рівня (NAMUR)
Сигналізатори кінцевих положень клапанів(NAMUR)
Комплектно поставлене обладнання
Аналогові сигнали 4-20 мA, IS	**	**
Аналогові сигнали 4-20 мA, NIS	**	**
Дискретні сигнали 24 В, IS	**	**
Дискретні сигнали 24 В, NIS	**	**
RS-485	**	**
Вихідні сигнали
Аналогові 4-20 мA на контроль , NIS:
Регулюючі клапани
Дискретні, «сухий контакт» 24В , NIS:
Управління соленоїдом клапана
Звукова аварійна сигналізація загазованості та випробовування сигналу
Електротехнічна частина
Вхідні сигнали
Дискретні входи «сухий контакт»
Вихідні сигнали
Аналогові 4-20 мA
Дискретні виходи ~220 В

Примітка: 1для вхідних/ вихідних сигналів підсистем АСУТП РСУ та ПАЗ передбачено резерв у розмірі 20%;

2IS - іскробезпечний електричний ланцюг;

3NIS - неіскробезпечний електричний ланцюг;

4«**» - кількість визначається після вибору комплектно поставленого обладнання.

Розподілена система управління

Розподілена система управління (РСУ) технологічним процесом має модульну архітектуру.

Система РСУ забезпечує, як мінімум, виконання таких функцій:

- функції автоматичного регулювання;

- індикацію стану керуючого контуру, включаючи вхідні технологічні данні, задане значення регульованої величини в контролері, вихідну величину контролера і режим роботи контролера у вигляді гістограми і в цифровому вигляді;

- обчислення змінних і параметрів процесу;

- можливість перемикання контуру регулювання на ручне управління оператором, а також зміна заданих значень регульованої величини, режимів і констант з пульта оператора;

- індикацію змінних процесу;

- реєстрацію трендів змінних процесу (з можливістю перемикання), регульованих і розрахункових змінних;

- індикацію стану устаткування що обертається та індикацію і управління станом відсічної арматури;

- індикацію і звукове оповіщення про надходження повідомлень сигналізації для сповіщаючи оператора про аномальні або небезпечних умовах технологічного процесу і системних відмовах;

- збір даних по вимірах і розрахунками в архівній базі даних;

- побудова звіту за запитом на основі поточних і архівних даних;

- функції взаємного блокування і керування послідовністю;

- можливість застосування розширеного регулювання за рахунок управління заданим значенням регульованої величини з координуючих комп'ютерів;

- реєстрацію повідомлення сигналізації та системних подій;

- кольорове графічне відображення ділянок установки, в тому числі, контурів керування і технологічних даних в реальному часі;

- діагностику системи.

Джерела живлення, контролери технологічного процесу, комунікаційні інтерфейси резервовані

Основний та резервний контролери однакові. При відмові робочого й резервного контролерів система запам'ятовує останнє положення, або переходить до наперед заданих на випадок відмови умовам.

Система безперервно контролює готовність резерву, на АРМ оператора формується повідомлення сигналізації про порушення з його реєстрацією.

Передбачена можливість виймання й заміни будь-якої плати вводу-виводу без відключення живлення і без переривання технологічного процесу.

Система протиаварійного автоматичного захисту

Система протиаварійного автоматичного захисту (ПАЗ) побудована за модульною архітектурою. Система ПАЗ виконує:

- протиаварійний автоматичний захист, що забезпечує безпечне ведення процесу з фіксацією першопричини спрацьовування блокування і запам'ятовуванням послідовності спрацьовування виконавчих механізмів і дій технологічного персоналу при аварійних ситуаціях;

- управління електроустаткуванням і автоматичною запірною арматурою для запобігання обертання розвитку аварійних ситуацій;

- самодіагностику пристроїв і компонентів системи.

Усі контролери, аналогові і цифрові входи і виходи, шини даних, інтерфейси і джерела живлення резервовані.

Відповідно до вимог правил вибухобезпеки для вибухопожежонебезпечних хімічних, нафтохімічних і нафтопереробних виробництв АСУТП побудована таким чином, що порушення роботи РСУ не впливає на роботу системи ПАЗ. Це досягається тим, що системи РСУ і ПАЗ - функціонально незалежними, але при цьому максимально інтегровані з точки зору інтерфейсу управління та обміну даними між ПАЗ і РСУ.

Надійність систем РСУ і ПАЗ забезпечується за рахунок модульної архітектури, програмно та технічної надмірності, а також можливості застосування різних варіантів режимів роботи: автоматичний, напівавтоматичний, ручний. Обидві системи володіють можливістю підтримки виконання основних операцій при відмові одного з компонентів, модулів або ліній зв'язку.

Програмно-технічний комплекс АСУТП передбачений проектом, дозволяє захистити технологічний процес від несанкціонованого доступу і стороннього втручання. Це досягається програмним розмежуванням прав доступу до даних і функціями системи відповідно до посадових інструкцій

автоматизація технологічний протиаварійний захист

Система виявлення газової небезпеки

Система виявлення газової небезпеки (ВГН) забезпечує виконання функцій виявлення та сигналізації досягнення 20% та 50% від нижньої концентраційної межі займання (НКМЗ) та гранично-допустимих концентрацій (ГДК) небезпечних речовин.

Контроль за станом повітряного середовища на зовнішній установці здійснюється за рахунок встановлення сигналізатора загазованості з вихідним сигналом 4-20 mA, з світло-звуковою попереджувальною та аварійною сигналізацією в операторній та звуковою сигналізацією за місцем. Місця встановлення та кількість сигналізаторів визначено згідно вимог.

При розміщенні газових сигналізаторів на зовнішній установці обраний радіус обслуговування територій зовнішньої установки одним сигналізатором, який не перевищує 10 м. Сигналізатори встановлені тільки в тій частині установки, де знаходиться обладнання з вибухо-пожежонебезпечними та токсичними продуктами.

На установці газові сигналізатори розташовані на висоті від 0,5 до 1,0м від нульової відмітки.

Газові сигналізатори, сигнальна апаратура, які встановлюються в вибухонебезпечних зонах відповідають категоріям і групам вибухонебезпечних сумішей, які утворюються в цих зонах (вибухозахист 2Exd(ic)).

Передбачена реєстрація усіх випадків загазованості та несправностей газових детекторів у системі ПАЗ.

Засоби сигналізації системи ВГН про відхилення від заданих параметрів процесу передбачені для виконання двох задач:

- попередження оператора технологічного процесу з метою прийняття ним відповідних дій, що спрямовані на зниження небезпеки;

- попередження персоналу для забезпечення безпечної евакуації чи виконання інших відповідних дій.



Література

1. Капустін, М. М. Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні: Учеб. для втузів / Під ред. М. М. Капустіна. -- М.: Вищу школу, 2004. -- 415 з.

2. Шувалов В.В, Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Автоматизация производственых процессов в химической промышленности. - М.: Химия, 1991.

3. Стефани Е.П. Основы построения АСУ ТП. - М.: Энергоиздат, 1982.

Размещено на Allbest.ru