Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Автоматизация технологического процесса абсорбционной очистки природного газа на 1У372

Автоматизация технологического процесса абсорбционной очистки природного газа на 1У372

Процесс очистки и осушки сырого газа, поступающего на III очередь Оренбургского ГПЗ. Химизм процесса абсорбционной очистки сырого газа от примесей Н2S, СО2. Краткое техническое описание анализатора АМЕТЕК 4650. Установка и подключение системы Trident.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 31.12.2015
Размер файла 3,2 M

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.

Страница:

программы, написанные пользователем, и программы сторонних поставщиков.

Кроме того, станция АР выступает в роли файлового сервера или хоста (ведущего компьютера) для других станций в сети. Файловый сервер обеспечивает сервис загрузки образа для этих станций и хранит информацию, полученную от этих станций, чтобы её можно было использовать в других прикладных программах.

Станция оператора (WР) -- это графический терминал, с помощью которого оператор взаимодействует с дисплеями системы (I/A) Series, чтобы:

выполнять мониторинг и управление параметрами технологического процесса;

принимать уведомления об аварийных сигналах технологического процесса;

выполнять действия с аварийными сигналами технологического процесса;

выполнять мониторинг состояния аппаратных средств системы;

отображать заархивированные данные технологического процесса.

Монитор станции оператора (WР) используют для взаимодействия с дисплеями системы (I/A) Series, чтобы работать с некоторыми конфигураторами системы (I/A) Series, создавать и выполнять программы и отчёты. Станция оператора (WР) также обеспечивает функции накопителей данных большой ёмкости для хранения графических дисплеев и других файлов рабочей станции.

Основная функция станции оператора (WР) состоит в выполнении роли интерфейса между пользователем и технологическим процессом, обеспечивая программы, необходимые для работы с устройствами пользовательского интерфейса.

Инженерная рабочая станция (AW) является комбинацией прикладной рабочей станции (АР) и станции оператора (WР). Поэтому она может выполнять такие функции прикладной рабочей станции, как сбор данных предыстории и загрузку базы данных управления. Она также действует как графический интерфейс, аналогично станции оператора. Доступ ко всем конфигураторам возможен через эту станцию. Существуют различные версии инженерных рабочих станций, одна версия использует операционную систему SUN, а другая версия использует операционную систему Windows. Последней является инженерная рабочая станция АW-70, являющейся автономной станцией, которая моделирует станцию АW в сети. С помощью этой станции всё конфигурирование может быть выполнено и протестировано в автономном режиме.

2.1.8 Полевое оборудование КИП

Выключатель путевой типа ВПВ-1А21 предназначенный для сигнализации конечного положения исполнительного механизма и используемый в цепях переменного или постоянного тока. Коммутационное устройство выключателя имеет «механическо-мгновенное действие», обеспечивающее включение или переключение контактов, а также контактное давление не зависящее от положения привода.

Условия эксплуатации:

-- климатическое исполнение УХЛ-1 по ГОСТ 15150-69;

-- степень защиты IP-65;

-- взрывозащищённого исполнения 1ExdIAT6;

-- рабочие значения температуры воздуха от -50 С до +45 С;

-- относительная влажность окружающей среды до 100 % при температуре 35 С с конденсацией влаги.

Коррозионностойкие датчики давления "Метран-49" код МП1

Датчики давления Метран 49 МП1 (рисунок 2.22) предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования, управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый выходной сигнал.

Рисунок 2.21. - Внешний вид датчика давления Метран 49

Датчики работают со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного выходного сигнала.

В датчиках давления "Метран-49" за счет реализации схемы трехмембранного приемника давления достигнуто сочетание высокой точности и стабильности измерений с высокой коррозионной стойкостью.

Измеряемые среды: агрессивные среды с высокой химической активностью (газ с содержанием сероводорода, кислоты, щелочи, нефтепродукты, сырая нефть, морская вода), исполнения: обыкновенное, взрывозащищенное Ех, Вн, выходной сигнал: 0-5, 0-20, 4-20, 5-0, 20-0, 20-4 мА, степень защиты датчиков от воздействия пыли и воды IP65, внесены в Госреестр средств измерений под №19396-00, сертификат №7633/1.

Средняя наработка на отказ 100000 часов.

Датчики разработаны по техническому заданию ОАО "Газпром".

По заказу поставляются в исполнении по материалам для рабочей среды содержащей водород (Оренбургское и Астраханское месторождения).

Датчики-реле уровня РОС 101И предназначены для контроля уровня электропроводных и неэлектропроводных жидкостей, твердых сред, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов. Относятся к классу емкостных сигнализаторов уровня. Принцип действия основан на высокоточном методе преобразования изменения электрической емкости чувствительного элемента, вызванного изменением уровня контролируемой среды в «релейный» выходной сигнал.

В состав прибора входит первичный преобразователь и передающий преобразователь.

Исполнение первичного преобразователя по маркировке взрывозащиты 0ЕxiaIICT6, передающий преобразователь ЕxiaIIC.

Диапазон температур окружающего воздуха при эксплуатации от -50 до +60оС.

Питание от сети переменного тока с напряжением 220 ± 15 % В.

Сертификат соответствия № РОСС.RU.ГБ05.В00747.

Разрешение Федеральной службы по экологическому, техническому и атомному надзору №РРС 04-9163.

Клапан электромагнитный ММММ.306577.001-02 предназначен для обеспечения управления пневматическими исполнительными механизмами в автоматизированных системах управления технологическими процессами и машинами взрывоопасных производств. Клапаны предназначены для работы во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок в соответствии с главой 7.3 ПУЭ, в которых возможно образование газа и паровоздушных смесей категорий IIA, IIB, IIC, групп T1 - Т6 по ГОСТ 12.1.011.

Технические характеристики:

-- питание 24 В постоянного тока;

-- управление работой в сети сжатого воздуха с давлением до 0.6 МПа;

-- взрывозащищённого исполнения 1ExdIICT6 по ГОСТ 12.2.020;

-- рабочие значения температуры воздуха от (-50 до +40) С.

Электропневматический позиционер(ЭПП) фирмы SAMSON (тип 3767)

Позиционеры обеспечивают заданное согласование положения исполнительного блока и управляющего сигнала. Эти приборы сопоставляют управляющий сигнал управляющего или регулирующего устройства с положением исполнительного блока и управляют пневматическим давлением сервопривода (Pst) в качестве выходной величины.

Эти позиционеры обладают рядом специфических свойств: любое монтажное положение, возможность использования как в нормальном режиме. Так и в режиме разделенного диапазона, выгодные динамические характеристики, пренебрежительно малое влияние вспомогательной энергии, регулируемый диапазон Р, адаптируемая подача воздуха, малый расход вспомогательной энергии, особо малое влияние тряски, компактное исполнение, не требующее больших усилий для техобслуживания.

Исполнение для взрывоопасных производств с взрывозащитой типа «искробезопасность EEx ia II T6».

Таблица 2.8 - Технические характеристики ЭПП SAMSON 3767

Характеристика

Значения

Диапазон хода при монтаже согласно DIN IEC 534

7,5-150 мм

Задающая величина

4-20 мА, 0-20 мА, 1-5 мА

Воздух питания

1,4 -6 бар

Давление исполнительного импульса pst (выходной сигнал)

0 -6 бар

Характеристика

линейная

Гистерезис

< 0,3 %

Зона нечувствительности

< 0,1 %

Направление действия

обратимое

Пропорциональная зона

0,5 - 2,5 %

Допустимая температура окружающей среды

-40 +80 °C

Влияние вибрации

от 10 до 150 Гц и 1,5 и при 4 г влияния нет

Род защиты

IP 54 (при специальном исполнении IP 65)

Термоэлектрический преобразователь Метран ТСПУ 276 - Ех (см. рисунок 2.23). ТСПУ развивает электродвижущую силу при изменении температуры рабочего спая. Встроенный в голову датчика измерительный преобразователь преобразует э.д.с. в унифицированный выходной сигнал 4-20 мА, что дает возможность построения АСУ без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

1

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 2.22 - Внешний вид термоэлектриразователей Метран ТСПУ 276

Внесены в Госреестр средств измерений под №21968-01, сертификат №10993.

Термопреобразователи ТСПУ-276 Ех могут эксплуатироваться во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных смесей газов, паров, горючих жидкостей с воздухом категорий IIA, IIB и IIC, групп T1- Т6 по ГОСТ 12.1.011.

Модельный ряд термоэлектрических преобразователей выбранных для построения АСУ ТП 1У372 представлен в приложении №1.

Сигнализаторы загазованности

General Monitors модель 2602А - одноканальный контрольный модуль детекции сероводорода. Принцип действия основан на изменении сопротивления метало-оксидной пленки MOS, расположенной между двумя электродами полевого датчика при поглощении ее поверхностью (адсорбции) сероводорода.

Диапазон рабочих температур от (-40 до +60) оС.

Сигнализаторы СТМ10 - предназначены для непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций в воздухе помещений и открытых пространств горючих газов, паров и их смесей.

Диапазон рабочих температур от (-60 до +50) оС.

Сигнализаторы General Monitors и СТМ10 являются автоматическими стационарными приборами, состоящими из блока сигнализации и питания и выносных датчиков.

Блоки сигнализации и питания выполнены в обыкновенном исполнении по ГОСТ 12997-84 и должны быть установлены за пределами взрывоопасной зоны.

Датчики газосигнализаторов General Monitors и СТМ10 выполнены взрывозащищенными с маркировкой iExdIICT4 по ГОСТ 12.2.020-76. Степень прочности оболочки датчика высокая по ГОСТ 22782.0-81.

Датчики могут эксплуатироваться во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных смесей газов, паров, горючих жидкостей с воздухом категорий IIA, IIB и IIC, групп T1- Т4 по ГОСТ 12.1.011.

Питание сигнализаторов от сети переменного тока с напряжением 220 ± 15 % В.

Средняя наработка на отказ по каждому каналу сигнализаторов 60000 часов.

2.5 Расчет надежности ПТК

2.5.1 Методика расчета

Надежность - свойство системы сохранять во времени в восстановленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.

Объектом расчета надежности является автоматизированная система управления технологическими процессами 1У372 Оренбургского ГПЗ.

Оцениваемыми показателями надежности являются:

показатель безотказности;

показатель ремонтопригодности.

Система является восстанавливаемой в процессе применения.

Неработоспособным состоянием системы считается:

прекращение сбора, обработки, передачи, представления информации, выход погрешности измерения технологических параметров за допустимые пределы, искажение информации или не предоставление ее оперативному персоналу (информационная функция системы);

прекращение формирования или передачи команд управления, выдача ложных команд (функция управления системы);

отсутствие любой команды управления, формируемой системой САУ или ПАЗ при наличии аварийной ситуации на объекте управления, либо выдача любой команды управления при отсутствии аварийной ситуации на объекте (функция защиты системы).

Показатель ремонтопригодности опущен, т.к. на восстановление работоспособности АСУ ТП из-за вышедшего из строя элемента программно-технического комплекса уйдет не больше 0,5 часа.

Для расчета свойств, составляющих надежность, и комплексных показателей надежности используем структурный метод расчета - основанный на представлении объекта в виде логической (структурно-функциональной) схемы (в соответствии с ГОСТ 27.301-95).

Предполагаем, что как вся система, так и любой ее элемент могут находиться только в одном из двух возможных состояний - работоспособном и неработоспособном и отказы элементов независимы друг от друга. Состояние системы определяется состоянием элементов и их сочетанием. Поэтому теоретически возможно расчет безотказности свести к перебору всех возможных комбинаций состояний элементов, определению вероятности каждого из них и сложению вероятностей работоспособных состояний системы.

Системой с последовательным соединением элементов называется система, в которой отказ любого элемента приводит к отказу всей системы. Такое соединение элементов в технике встречается наиболее часто, поэтому его называют основным соединением. Считая отказы элементов независимыми, вероятность одновременно безотказной работы n элементов определяется по теореме умножения вероятностей:

.

(2.1)

Очевидно, что даже при высокой надежности элементов надежность системы при последовательном соединении оказывается тем более низкой, чем больше число элементов.

Если все элементы системы работают в периоде нормальной эксплуатации и имеет место простейший поток отказов, наработки элементов и системы подчиняются экспоненциальному распределению, т.е. можно записать:

(2.2)

Системой с параллельным соединением элементов называется система, отказ которой происходит только в случае отказа всех ее элементов. Такие схемы надежности характерны для систем, в которых элементы дублируются или резервируются, т.е. параллельное соединение используется как метод повышения надежности.

2.1.9 Расчет показателей надежности

Для расчета показателей надежности по функциям выполняемым АСУ ТП исходим из того, что система состоит из последовательно соединенных элементов (т.е. отказ хотя бы одного из них приводит к отказу всего соединения в целом).

Для информационной функции интенсивность отказа системы определяется по формуле:

,

(2.3)

где - интенсивность отказов датчиков, ;

- интенсивность отказов линии связи, ;

- интенсивность отказов УСО, ;

- интенсивность отказов ПЛК, ;

- интенсивность отказов АРМ оператора, .

.

Следовательно, среднее время безотказной работы системы:

года.

Значение коэффициента надежности определяется по формуле:

.

(2.4)

Т.е. коэффициент надежности для времени в один год будет:

.

Вероятность безотказной работы в течении года:

.

Коэффициент готовности системы определяется по формуле:

,

(2.5)

где - время восстановления элементов системы, .

.

Для управляющей функции интенсивность отказа системы определяется по формуле:

,

(2.6)

где - интенсивность отказов исполнительных механизмов, .

.

Следовательно, среднее время безотказной работы системы:

года.

Коэффициент надежности для времени в один год будет:

.

Вероятность безотказной работы в течении года:

.

Для функции защиты интенсивность отказа системы определяется по формуле:

.

(2.7)

.

Следовательно, среднее время безотказной работы системы:

лет.

Коэффициент надежности для времени в один год будет:

.

Вероятность безотказной работы в течении года:

.

3. Разработка программного обеспечения

3.1 Структура программного обеспечения

Программное обеспечение (ПО) АСУ ТП 1У372 ГПЗ включает в себя следующие составные части:

Системное ПО - операционная система Windows XP SP2;

Фирменное ПО - пакет программ «I/A Series»;

Прикладное ПО - ПО созданное на основе пакета программ «I/A Series».

Пакет I/A Series включает в свой состав:

FoxDraw - это графический редактор для создания и обслуживания дисплеев графического отображения динамики управления технологическим процессом.

FoxView - это интерфейс пользователя системы серии I/A, то есть интерфейс между вами и технологическим процессом. FoxView позволяет вызвать другие прикладные программы;

AIM Historian - это прикладная программа с архитектурой клиент/сервер, которая позволяет выполнять процессы сбора, обработки и хранения данных предыстории;

Программа FoxCAE представляет мощную, работающую под Windows ХР систему, которая полностью автоматизирует процесс разработки баз данных для станций управления системы I/A Series.

Функции частей программного обеспечения

ПО системы позволяет реализовать следующие основные функции:

сбор и обработку входных аналоговых и дискретных параметров, формирование сигналов нарушения технологического регламента и аварийных ситуаций;

формирование на запоминающем устройстве архивов параметров;

формирование расчетных параметров;

выдача управляющих воздействий на исполнительные механизмы и запорную арматуру;

реализация контуров регулирования;

выполнение алгоритмов противоаварийной защиты и блокировок;

выполнение алгоритмов управления технологическим процессом;

организация информационного обмена со станциями операторов, а также другими подсистемами.

Операторский интерфейс интегрирован в системе управления I/A Series и позволяет выполнять широкий круг операций, как по конфигурированию системы, так и по управлению процессом.

Конфигурированные функции дают возможность как начальной настройки рабочей станции на текущую конфигурацию объекта управления, так и оперативной ее корректировки в режиме «on-line».

К данной группе функций относятся также формирование архивных копий базы данных станций, восстановление БД при ее нарушении.

В режиме конфигурирования осуществляется формирование списков оперативного персонала и определение прав доступа каждого работника. Дополнительные функции включают в себя функции начальной загрузки контроллеров.

К функциям интерфейса оператора относятся:

получение информации о протекании процессов и состоянии оборудования от управляющих контроллеров I/A Series, либо от смежных систем управления;

формирование архива исторических данных;

отображение текущего состояния технологического процесса и оборудования в виде мнемосхем, диаграмм, таблиц и т.д. на основе многооконного интерфейса;

отображение исторических трендов параметров;

формирование команд управления, изменения установок регуляторов с контролем достоверности вводимой информации;

расчет обобщенных показателей работы установок и агрегатов;

сигнализации нарушений технологического регламента и возникновения аварийных ситуаций, введение и отображение журнала нарушений регламента и событий, произошедших в системе;

прием от подсистем верхнего уровня иерархии заданий и ограничений по ведению технологического процесса, выдача информации в подсистемы верхнего уровня и в смежные подсистемы;

обеспечение безопасности путем контроля прав доступа оператора, а также анализа вводимой информации;

контроль и диагностика работоспособности программно-технических средств.

В состав фирменного программного обеспечения входят также инструментальные (сервисные) средства для разработки отладки и документирования прикладного программного обеспечения, проведения наладочных работ.

Алгоритмы управления

В процессе функционирования системы алгоритмы обрабатывают команды оператора, сигналы об изменении технологических параметров, поступающие от устройств ввода/вывода и выдают управляющие воздействия на исполнительные механизмы.

Алгоритмы для каждого исполнительного механизма составлены с учетом их подключения к устройствам ввода/вывода, подвода питания, а также функциональных задач, реализацию которых обеспечивает данный исполнительный механизм. При отработке алгоритма учитываются: возможный запрет по блокировке, время отработки каждой стадии, появление отказа.

Выдача команд управления на исполнительные механизмы производится с последующим контролем их выполнения, для чего запускается таймер на время, отведенное на выполнение команды. Если подтверждение приходит раньше установленного времени, то команда считается отработанной. Если после времени задержки подтверждение не пришло, то выдается сообщение об ошибке.

Согласно РД50-34.698-90, условия, при которых прекращается решение комплекса задач автоматизированным способом и оператору необходимо обеспечить безаварийный останов технологического процесса (возможен также перевод процесса на управление по месту), следующие:

пропадание питания на рабочем месте оператора-технолога;

обрыв линий связи между контроллерами и шкафами АСУТП и ПАЗ.

В системе I/A Series используется модульный принцип при разработке стратегии управления. Управляющие модули являются уникальными поименованными управляющими единицами в системе I/A Series. Функциональный блок -- это основной компонент управляющего модуля, то есть, это блок, из которых строится управляющий модуль. Каждый функциональный блок содержит в себе управляющий алгоритм (такой, как ПИД, Аналоговый Выход или Аналоговый Вход). Алгоритмы Усовершенствованного Управления процессом также включены в функциональные блоки, например, регулирование с функцией Нечеткой логики. Будучи соединенными, вместе в определенной последовательности, несколько функциональных блоков образуют управляющий модуль.

ПО I/A Series поддерживает несколько языков управления для разработки конфигураций: функциональные блоки и язык релейной логики. В пределах одного управляющего модуля можно смешивать эти управляющие языки.

Функциональный блок представляет собой конструктивный элемент для создания алгоритмов, выполняющих управление технологическим процессом или его мониторинг. Каждый функциональный блок включает в себя алгоритм и параметры, которые позволяют настраивать этот алгоритм. Алгоритмы функциональных блоков варьируются от простого преобразования входного сигнала до сложных управляющих стратегий.

Функциональный блок использует данные параметров, полученные от пользователя, от самого функционального блока или от других функциональных блоков для выполнения своих вычислительных и логических функций и для передачи выходного значения в другие функциональные блоки или в полевые приборы. Некоторые функциональные блоки могут также определять условия алармов.

Язык релейной логики позволяет создавать модульные логические схемы управления в удобных, простых для использования релейных символах. Программы релейной логики определяют простые релейные операции. Программы релейной логики, вместе с непрерывными и последовательными блоками управления управляющего процессора, может использоваться для реализации сложных стратегий управления. На основе функций обмена данными и наличия сети управления выполнение программ релейной логики в одном модуле Полевой шины может быть скоординировано с другими логическими, непрерывными и периодическими функциями в любом сетевом управляющем процессоре.

Алгоритмы контроля и сигнализации

Для отображения сигнализации параметра состояния на экране станции оператора используется смена цвета:

зеленый - нормальное состояние параметра или оборудования;

желтый - предупредительная сигнализация;

красный - аварийная сигнализация.

Отклонения и отключения сопровождаются на мнемосхеме мигающим светом и дополнительно подачей звукового сигнала.

Система снабжена алгоритмами диагностики исправности технических средств системы и устройств, которые она обслуживает (датчики, исполнительные механизмы и т.д.).

Отображение на экране монитора контуров регулирования обеспечивает возможность контроля текущего состояния параметра, уставки и состояния исполнительного механизма, график изменения параметра во времени, возможность выбора режима работы регулятора (автоматический/ручной), изменение уставки или состояния исполнительного механизма.

Отображение на экране монитора исполнительных механизмов с дискретным управлением (краны, отсечные клапана, электрозадвижки, насосы и т.д.), обеспечивает возможность контроля текущего состояния механизмы и управления этим механизмом.

Алгоритмы управления отсекателями.

Алгоритмы предназначены для управления пневмоприводом отсекателей через пилотный клапан и контроля над их состоянием (рисунки 2.23 - 2.24).

Для контроля состояния отсекателей установлены сигнализаторы крайних положений.

Схема управления предусматривает:

два дискретных выходных сигнала (ОТКРЫТЬ, ЗАКРЫТЬ);

два дискретных входных сигнала (ОТКРЫТ, ЗАКРЫТ);

команды управления оператора или алгоритмов управления.

Сигнализация «Превышено время открытия/закрытия» выдается в случае, если после времени выделенного на отработку команды состояние отсекателя не соответствует команде алгоритма.

По команде управления - выдается соответствующий дискретный выходной сигнал и запускается таймер для проверки реакции крана на команду управления, по размыканию конечных выключателей текущего состояния. После чего запускается таймер на время полного срабатывания крана.

1

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 2.23 - Алгоритм открытия отсекателя

1

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 2.24 - Алгоритм закрытия отсекателя

При появлении сигнала неисправности производится сброс таймера и вырабатывается сообщение об отказе, с последующим выходом из алгоритма, либо неисправность снимается оператором для продолжения алгоритма управления.

Алгоритмы аналогового управления.

Модули аналогового управления реализованы с учетом того обстоятельства, что для 1У372, как и для всего газоперерабатывающего завода, характерно медленное протекание технологических процессов. Поэтому в контурах аналогового управления применен закон ПИД-регулирования, реализованный по стандартной схеме с использованием функционального блока PIDХE и AO. В зависимости от вида клапана, которым управляет модуль (НО или НЗ), меняется структура модуля и его параметры. Значения настроечных коэффициентов регуляторов (коэффициент пропорциональности, постоянные времени интегрирования и дифференцирования) будут определены при наладке системы на объекте.

Выработку предупреждающих и аварийных сигналов (алармов) производят модули аналогового ввода. По данным этих модулей контроллер осуществляет выработку дискретных сигналов, по которым производится автоматическая блокировка или пуск назначенных устройств.

Алгоритмы управления электрическим приводом вентиляционных систем и насосов.

Схема управления предусматривает:

три дискретных выходных сигнала (ПУСК, ОСТАНОВ, ЗАПРЕТ ПУСКА ПО МЕСТУ);

дискретный входной сигнал состояния (РАБОТАЕТ);

команды управления, выдаваемые оператором или алгоритмом управления (ПУСК, ОСТАНОВ).

Электрическая цепь, которая управляет реле включения электропривода, состоит:

кнопки включения;

параллельных контактов самоблокировки цепи, контактов пуска по команде оператора или контроллера и кнопки выключения;

контактов размыкания цепи для останова электропривода по команде оператора или контроллера;

реле включения привода.

Контакт пуска последовательно соединен с контактом запрета пуска по месту.

После выдачи управляющего сигнала, например ПУСК (рисунок 2.25), и замыкания контактов контроллера срабатывает реле включения привода и одновременно самоблокируется цепь управления.

По команде ОСТАНОВ (рисунок 2.26) вся цепь кратковременно размыкается - электропривод выключается, контакты самоблокировки размыкаются.

Алгоритм управления отрабатывается по командам оператора или автоматически.

1

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 2.25 - Алгоритм запуска

1

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 2.26 - Алгоритм останова

Первоначально отображается текущее состояние привода.

По команде управления ПУСК или ОСТАНОВ запускается таймер (1-2сек.) для проверки реакции на команду управления, при совпадении сигнала РАБОТАЕТ с состоянием выданной команды оператора до истечения времени отработки таймера, алгоритм заканчивается. Если же состояние входного сигнала не соответствует команде, то появляется сообщение об отказе.

В случае срабатывания алгоритмов блокировок электропривод отключается

Средства проектирования

Основные средства проектирования -- это FoxDraw, FoxCAE.

FoxDraw - это графический редактор для создания и обслуживания дисплеев графического отображения динамики управления технологическим процессом. На дисплеях могут отображаться технологическая установка, технологическая зона, или подробное изображение части технологического процесса. Дисплейные объекты могут быть динамически связаны с выбранными переменными или с выборами оператора.

FoxDraw позволяет создавать анимированные сенсорные окна (графические объекты динамически изменяют свои свойства в зависимости от состояния переменных к которым они присоединены). Такие оконные панели могут быть связаны с реальными технологическими процессами через датчики, исполнительные устройства, модули ввода/вывода промышленных контроллеров. Графический интерфейс FoxDraw соответствует стандартам интерфейса, поддерживает перемещение, закрепление панелей инструментов, открытие правой кнопкой мыши контекстного меню с часто используемыми командами.

С помощью FoxDraw можно рисовать основные объекты, используя при этом мышь вместе с панелями инструментов, позициями меню и быстрыми клавишами. Есть возможность присваивать графические атрибуты объектам и конфигурировать объекты, чтобы отображать изменения технологических параметров или действия оператора.

FoxDraw имеет многочисленные палитры объектов, такие как насосы, резервуары, трубы, электрические двигатели, клапаны и символы ISA. Также можно создавать собственные палитры для хранения сложных объектов и стандартных символов компании. На рисунках 2.24 и 2.25 представлены мнемосхемы технологических процессов абсорбционной очистки природного газа и регенерации аминового сорбента на 1У372.

Каждая мнемосхема представляет собой графическое отображение фрагмента технологического процесса с текущей информацией. При этом показывается текущее значение параметров процесса, текущее состояние оборудования, состояние сигнализаций, реперы точек контроля и др. Обновление текущей информации на мнемосхеме выполняется автоматически с периодичностью опроса датчиков устройствами ввода/вывода. Такая форма представления информации наглядна и удобна.

Представленные мнемосхемы предназначены для визуализации на экране монитора состояния технологического оборудования и отображения текущих значений, контролируемых параметров 1У372 и используются операторами-технологами в качестве основного средства контроля и управления технологическим процессом.

Для облегчения работы оператора и обеспечения хорошего восприятия фактического состояния технологического процесса на мнемосхемах отображены объемные элементы мнемосхемы, максимально приближенные к виду реальных конструкций оборудования. Мнемосхемы повторяют с некоторыми особенностями функциональную схему автоматизации, содержат основное технологическое оборудование и направления движения материальных потоков, отражают принципиальную схему КИПиА с одновременной индикацией в цифровой форме:

значений контролируемых и регулируемых технологических параметров;

значений сигналов, характеризующих действительное состояние двухпозиционных, исполнительных механизмов (отсекателей);

состояния (ВКЛ/ВЫКЛ) различного электротехнического оборудования;

состояние технологического параметра относительно технологических и аварийных регламентных значений.

Рисунок 2.27 - Мнемосхема «Очистка природного газа»

Рисунок 2.28 - Мнемосхема«Регенерация аминового сорбента»

Программа FoxCAE представляет мощную работающую под Windows систему, которая полностью автоматизирует процесс разработки баз данных для станций управления системы I/A Series. FoxCAE повышает эффективность процесса разработки, позволяя создавать и документировать программы управления в графической среде. FoxCAE также обеспечивает такой же удобный для пользователя доступ к существующим базам данных процессоров управления (СР), упрощая обслуживание и документирование.

Программное обеспечение FoxCAE (Control Application Engineering) полностью использует графический интерфейс пользователя Microsoft Windows, оно организует процесс разработки базы данных управления в ряд окон для каждой из главных задач или в рабочие области. Когда вы открываете базу данных проекта, система открывает окно рабочих областей, в котором представлены функции системы (рисунок 2.29).

FoxCAE позволяет перемещаться от одной функции к другой, не закрывая первую задачу и возвращаясь в главное меню или окно. Каждое окно рабочей области обеспечивает набор пиктограмм, позволяющих переходить от задачи к задаче.

Рисунок 2.29 - Окно рабочих областей FoxCAE

FoxCAE обеспечивает графическую среду для создания контуров управления, которые, в свою очередь, генерируют базу данных (БД) компаундов и блоков, которые нужно загрузить на станцию управления системы I/A Series.

Контуры создаются с помощью редактора контуров управления путем выбора блоков управления и идентификации входов и выходов технологического процесса. Чтобы автоматизировать данный процесс, FoxCAE обеспечивает оперативные библиотеки с заранее сконфигурированными данными управления, которые можно выбрать, чтобы создать контур управления. Технологические объекты системы описываются в базе данных как совокупность элементов контроля и управления.

Каждый элемент контроля и управления описывается определенной структурой данных в зависимости от управляющего комплекса, в состав которого он входит. Элементами контроля и управления являются: аналоговые и дискретные входы и выходы, двигатели, задвижки, насосы.

В базе данных АСУ ТП 1У372 сконфигурированы следующие типы блоков ввода/вывода:

блок Аналогового Ввода;

блок Аналогового Вывода;

блок Дискретного Ввода;

блок Дискретного Вывода;

блок ПИД регулятора;

основной блок управления дискретными устройствами.

Блок аналогового ввода (AIN) принимает входной сигнал от одной точки (объекта управления), который может быть аналоговым, частотно-импульсным или от интеллектуального типа полевого устройства модуля Fieldbus (FBM) или Fieldbus (FBC), или от другого блока, и преобразует его в подходящую форму для применения в стратегии управления системы I/A Series. Входной сигнал, поступающий на данный блок, представляет оцифрованные данные из блока управления оборудованием (ЕСВ) модуля FBM, а выходной сигнал представляет значение, выраженное в соответствующих физических единицах измерений.

Блок аналогового вывода (AOUT) обеспечивает возможность вывода одного аналогового значения, направленного в любой модуль Fieldbus (FBM) или модуль (FBC), способный управлять аналоговыми выходными сигналами, для применения в стратегии управления системы I/A Series. Данный блок поддерживает автоматический и ручной режимы работы, преобразование (нормирование) сигнала, смещение диапазона и балансировку выходного сигнала. Также данным блоком поддерживается каскадная инициализация и возможность диспетчерского управления.

Блок дискретного (контактного) ввода (CIN) обеспечивает стратегию управления с возможностью ввода одного дискретного входного сигнала или вывода одного дискретного выходного сигнала в любом модуле Fieldbus (FBM) или модуле FBC, содержащих такие сигналы. Данный блок также обеспечивает функции обработки аварийных сигналов, касающиеся такого ввода.

Блок дискретного (контактного) вывода (COUT) обеспечивает возможность вывода одного дискретного состояния, направленного в любой модуль Fieldbus (FBM) или модуль (FBC), способный управлять дискретными выходными сигналами, для применения в стратегии управления системы I/A Series. Выполняет хранение выходного дискретного сигнала и его адресацию и, в случае инвертирования, обеспечивает инвертирование сигнала.

Блок расширенного ПИД регулирования (Extended PID - PIDE) - Пропорциональный интегральный дифференциальный регулятор со встроенной функцией самонастройки. Блок принимает входное значение от аналогового ввода или другого ПИД-регулятора и вырабатывает управляющее воздействие на исполнительный механизм в соответствии с выбранными коэффициентами. Коэффициенты могут выбираться вручную или с помощью механизма самонастройки. Блок позволяет работать в ручном, автоматическом, дистанционном и местном режимах.

Основной блок управления дискретными устройствами (General Device - GDEV) обеспечивает двухпозиционное управление (Открыть/Закрыть) электрическими и пневматическими клапанами, а также двухпозиционное

управление (Пуск/Останов) электродвигателями с двухпроводными или трехпроводными схемами. Блок поддерживает двухпроводную конфигурацию, используя один постоянный (sustained) выход, или трехпроводную конфигурацию, используя два импульсных выхода, позволяет работать с устройствами в ручном и автоматическом режимах.

На рисунках 2.27,2.28 представлены контура управления, разработанные на языке функциональных блоков (Function Block Diagrams, согласно стандарту IEC 61131-3).

Рисунок 2.30 - Контур управления отсекателем

Рисунок 2.31 - Контур регулирования уровня

Операторские средства

Операторские средства используются в ходе повседневной эксплуатации системы управления технологическим процессом. Основные инструменты

оператора - FoxView, AIM Historian, Alarm Manager, AIM Explorer.

FoxView - это «окно» в ПО системы I/A Series, обеспечивающее удобный пользовательский интерфейс для доступа к данным технологического процесса. Пользователь может взаимодействовать в реальном времени с любыми данными установки, полевого оборудования и процесса. FoxView обеспечивает:

вход в конфигурируемую пользователем операционную среду, настроенную для конкретной категории пользователей - инженеров-технологов, операторов и программистов;

просмотр встроенных трендов реального времени и архивных трендов;

непосредственный доступ к динамическим дисплеям процесса;

доступ к четырем последним по времени использования дисплеям;

обслуживание и отображение алармов процесса с помощью Администратора алармов;

обзор компаундов и блоков в базе данных управления и доступ к детальным дисплеям блоков по умолчанию;

доступ к другим программам через FoxSelect:

AIM Historian - это прикладная программа, которая выполняет сбор, хранение, обработку и архивацию данных системы управления, необходимых для построения трендов, графиков статического управления процессами (SPC), ведения журналов регистрации, отчетов, таблиц и прикладных программ. Программа AIM Historian принимает данные, поступающие от системы I/A Series фирмы Foxboro и других систем автоматизации и управления, включая распределенные системы управления (DCS), программируемые логические контроллеры и системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Данные предыстории могут включать в себя значения точек в реальном времени (RTP), сообщения о событиях, таких как аварийные сигналы технологического процесса, и сообщения об описаниях периодических процессов.

Экземпляр AIM Historian содержит определяемую пользователем конфигурацию, которая задает собираемые данные и определяет, где хранить заархивированные данные.

Пользователь может использовать Historian для сбора данных, необходимых для выполнения следующих функций контроля технологического процесса:

учет затрат;

анализ производительности оборудования;

ведение архива трендов;

извлечение информации;

управление учетом ресурсов;

анализ простоев оборудования;

составление отчетов об обслуживании;

учет материалов;

анализ хода технологического процесса;

контроль качества.

FoxAlert - это администратор алармов, обеспечивающий удобный пользовательский интерфейс для просмотра заранее сконфигурированных дисплеев алармов и быстрых ответных действий на алармы технологического процесса. В окне дисплея алармов выводятся аларменные сообщения, инициированные управляющими блоками и относящиеся к дискретному вводу, изменениям состояния, абсолютным аналоговым значениям, отклонениям, скорости изменений, несоответствиям состояний устройств и другим аларменным условиям.

Вызываемое из любой среды I/A Series, окно дисплеев администратора алармов обеспечивает:

простой и быстрый доступ к последним аларменным сообщениям через дисплей последних алармов и текущего аларма;

динамическое обновление статуса алармов и значений параметров;

цветная кодировка приоритетов и индикаторов статуса, что позволяет выделять наиболее важные алармы;

сводные дисплеи базы данных алармов с определенным статусом;

ведение истории алармов;

возможность просмотра набора алармов, отвечающих заданным пользователем критериям;

возможность отключения или временного уменьшения громкости динамиков рабочей станции и клавиатуры аварийной сигнализации;

защищенный доступ к аларменным функциям в зависимости от полномочий пользователя или системы.

AIM Explorer - это прикладная программа для архитектуры типа клиент/сервер фирмы Foxboro, позволяющая пользователям отображать поступающие в реальном времени или архивные технологические данные на рабочем столе Windows.

AIM Explorer позволяет персоналу:

интерактивно выбирать объекты данных, для которых надо построить тренд;

извлекать данные из приложений Historians, FoxHistory или AIM Historian системы I/A Series;

отображать данные в нескольких графических форматах;

осуществлять доступ к статистическим данным;

вставлять данные в прикладные программные пакеты, работающие в среде Windows.

Операционная система

В качестве операционной среды для всех операторских станций используется операционная система Windows ХР Service Pack 2.

Windows ХР - это надежная, современная, высокооперативная, мощная и высокопроизводительная операционная система, позволяющая естественным образом реализовать решения на базе архитектуры клиент-сервер. Windows NT сохраняет преемственность интерфейса Windows.

Высокая надежность Windows ХР определяется:

модульностью архитектуры Windows ХР, обеспечивающей защиту памяти процессов и вытесняющую многозадачность, предохраняющей прикладные задачи и саму операционную систему от некорректно работающих приложений;

системой защиты доступа Windows ХР, предотвращающей несанкционированный доступ к приложениям и данным;

отказоустойчивой файловой системой ХР, в которой все файловые операции основаны на транзакциях, обеспечивающих возможность возврата к нормальному состоянию в случае сбоя.

Вытесняющая многозадачность, многопроцессорность и многопоточность, страничная организация виртуальной памяти, поддержка симметричной многопроцессорной обработки (SMP), встроенные сетевые возможности обеспечивают высокую производительность Windows ХР.

Windows ХР обеспечивает ключевые технологии: DDE (Обмен динамическими данными), OLE (Связывание и встраивание объемов), OPC - OLE для управления процессами и ODBC (подключение открытых баз данных).

4. Расчет технико-экономических показателей

Система автоматизированного управления технологическим процессом предназначена для автоматического сбора данных и автоматизированного контроля, управления, защиты в реальном масштабе времени технологических процессов на установке абсорбционной очистки природного газа 1У372.

Автоматизируемым пунктом управления является операторная третьей очереди Оренбургского ГПЗ. Характер протекания технологических процессов во времени на установке непрерывный.

4.1 Экономические показатели предлагаемой АСУТП

4.1.1 Расчет сметной стоимости предлагаемой системы

В сметную стоимость проекта включаются все затраты, связанные с его выполнением. Определение затрат производится путем составления калькуляции себестоимости.

Расчет затрат на покупные изделия и полуфабрикаты.

При построении системы АСУТП 1У372 используются готовые к работе модули и приборы, перечень которых приведен в приложении 1 к дипломному проекту, их общая стоимость определяется по формуле:

;

(3.1)

где - затраты на покупные изделия и полуфабрикаты, рубли;

Nj - норма расхода j-го комплектующего изделия, полуфабриката, штуки;

Цj - цена единицы j-го комплектующего изделия, полуфабриката, рубли/штуки;

j =1..m - перечень покупных изделий и полуфабрикатов на единицу изделия.

Таблица 3.1 - Затраты на покупные изделия и полуфабрикаты.

Наименование изделия

Стоимость, руб

Стоимость оборудования АСУ ТП 1У372, рассчитанная по формуле 5.1 в соответствии с приложением 1 к дипломному проету

14.189.065

Разработка алгоритмов управления, мнемосхем процесса, написание контуров управления (два программиста работают в течении двух месяцев)

60.000

Обучение работников участка АСУ III очереди Оренбургского ГПЗ (инженера-электроника, инженера-программиста)

132.000

Расчет затрат на заработную плату.

1 Затраты на сборочно-монтажные работы. Сборочную (80 часов) и монтажную (180 часов) работу ведут два инженера-электронщика I категории (оклад 11640 рублей в месяц) и шесть слесарей КИПиА 6-го разряда (оклад 7450 рублей в месяц).

2 Затраты на пуско-наладочные работы. Работу выполняют два слесаря КИПиА 6-го разряда, один инженер-электронщик I категории, два инженера-программиста I категории (оклад 11400 рублей в месяц). Время пуско-наладочных работ 120 часов.

Основная заработная плата работников определяется по формуле:

;

(3.2)

где - основная заработная плата разработчика, руб;

tпп - трудоемкость, чел/ч;

Ом - месячный оклад разработчика, руб.;

Др - количество рабочих дней в месяце, дни;

Tp - длительность рабочего дня, часы.

Тогда, на сборочно-монтажные и пуско-наладочные работы основная заработанная плата составит:

Дополнительная заработная плата работников рассчитывается по формуле:

;

(3.3)

где - дополнительная заработная плата разработчика, руб.;

Нд - норматив дополнительной заработной платы, %.

Норма дополнительной заработной платы для инженеров составляет 45%, для слесарей КИПиА 18 %. Следовательно, дополнительная заработанная плата составит:

Отчисления на социальные нужды рассчитываются по формуле:

;

(3.4)

где Ссн - отчисления на социальные нужды, рубли;

Кр - районный коэффициент (15 %);

Нсн - норматив отчислений на социальные нужды (26 %), %,

Подставив значения в формулу 5.4, получим:

Затраты на электроэнергию при проведении пуско-наладочных работ составят:

;

3.5)

где Сэл - затраты на электроэнергию на технологические цели, рубли;

Цэл - тариф на электроэнергию (1.15 руб/кВтч), руб/кВтч;

Мi - потребляемая мощность i-го вида оборудования (5.3 кВт наладка оборудования производится поочередно для каждой установки), кВт;

tдФ - действительный фонд времени (120 ч), машино-часы.

Следовательно, затраты на электроэнергию составят:

Сметная стоимость рассчитывается по формуле:

;

(3.6)

где - сметная стоимость, руб.

Таким образом, сметная стоимость (капитальные затраты) на внедрение системы АСУТП 1У372, будет составлять:

Согласно Общероссийскому классификатору основных фондов предлагаемую систему АСУТП можно отнести к категории оборудования для контроля технологических процессов (четвертая группа со сроком использования свыше 5 лет до 7 лет включительно), следовательно, амортизационные отчисления составят 2066727,62 рублей в год.

5.1.2 Расчет годовых издержек ГПЗ при эксплуатации предлагаемой АСУТП

Расчет годовых эксплуатационных издержек предприятия проводится методом прямого счета по формуле:

;

(3.7)

где - годовые текущие издержки потребителя, руб.;

- заработная плата обслуживающего персонала, руб.;

- затраты на ремонт, руб;

- затраты на потребляемую электроэнергию, руб.;

- амортизационные отчисления, руб.;

За оборудованием на двух установках планируется закрепить двух прибористов (оклад 7690 руб.) и двух операторов-технологов (пятибригадный круглосуточный режим работы по 8 часов, оклад 9780 руб.). Инженер-электронщик I категории (оклад 11650 руб.) и инженер-программист II категории (оклад 9430 руб.) обслуживают оборудование в моменты плановой остановки установок (за исключением в не штатных ситуаций связанных с отказом оборудования АСУТП, но с учетом высокой надежности проектируемой системы время простоя установок по причине неисправности системы АСУТП сведено к минимуму), что составляет около 80 часов в год. Технологическое оборудование не входит в состав АСУТП, поэтому машинисты, в рамках дипломного проекта, не рассматриваются в качестве обслуживающего персонала.

Заработная плата обслуживающего персонала определяется по формуле:

;

(3.8)

где Чобс - численность обслуживающего персонала, чел.;

tобс - время затрачиваемое на обслуживание, ч/год;

Нсн - норматив отчислений на социальные нужды;

НД - норматив отчислений на дополнительную заработную плату;

Sч - часовая тарифная ставка, руб/час.

С учетом начисления оплаты труда в виде должностных окладов получим:

Накладные расходы рассчитываются по формуле:

;

(3.9)

где Сн - накладные расходы, рубли;

Нр - норматив накладных расходов (10 %), %.

Подставив значения в формулу (5.9) получим:

Затраты на потребляемую электроэнергию рассчитываются по формуле:

;

(3.10)

где Цэл - тариф на электроэнергию (1.15 руб/кВтч), руб/кВтч;

Мi - потребляемая мощность i-го вида оборудования (5.3 кВт наладка оборудования производится поочередно для каждой установки), кВт;

tдФ - действительный фонд времени (358 дней), машино-часы.

Подставив значения в формулу 5.10, получим:

Затраты на ремонт оборудования рассчитываются по формуле:

;

(3.11)

где НРУ - норматив затрат на ремонт (2.5 %), %.

Подставив полученные значения в формулу (3.7) получим годовые эксплутационные издержки потребителя:

Рассчитанные значения экономических характеристик предлагаемой АСУТП сведем в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Затраты на предлагаемую АСУТП

Наименование затрат

Сумма, руб.

Сметная стоимость

14 467 094

Амортизационные отчисления, руб/год

2 066 728

Годовые эксплуатационные издержки предприятия

4 651 200

4.2 Экономические показатели существующей АСУТП

4.2.1 Расчет сметной стоимости существующей системы

Существующая система управления технологическими процессами на 1У372 построена на базе комплексного импортного оборудования, поставленного французской фирмой «ТЕКНИП» и введена в эксплуатацию 30 сентября 1978 года. За время эксплуатации дважды в 1987 и 1996 годах была произведена ее частичная реконструкция с проведением замены оборудования КИП и А.

Средний срок службы подобной системы 8 лет, т.е. оборудование не только морально, но и физически устарело. Ниже следующие расчеты применимы для существующей системы так, как если бы ее внедряли в настоящее время, с учетом цен на подобные системы с аналогичными техническими характеристиками.

Расчет затрат на покупные изделия и полуфабрикаты.

Согласно формуле 3.1 и технической документации на существующую систему АСУТП.

Таблица 3.3 -Затраты на покупные изделия и полуфабрикаты.

Наименование изделия

Коли-чество

Стоимость единицы изделия, руб.

Суммарная стоимость, руб.

Преобразователь уровня MASONEILAN

2шт.

26147

52294

Уровнемер буйковый пневматический типа УБ-П

3 шт.

19560

58680

Датчик перепада давления сильфонный с пневматическим вых. сигналом ДС-П3

1 шт.

13500

13500

Преобразователь измерительный избыточного давления МП-П2-9112

8 шт.

12500

100000

Преобразователь измерительный разности давления

13ДД11-720

9 шт.

13100

117900

Преобразователь измерительный разности давления

TPN5.1PDH1

7 шт.

28510

199500

Преобразователь измерительный разности давления

ДПП-2-12

16 шт.

11400

182400

Термоэлектрический преобразователь (ТХА) фирмы Berger (Франция), цена усредненная

30шт.

6450

193500

Устройство контроля и регистрации теплофизических и температурных измерений

HONEYWELL

1шт.

179885

179885

Прибор вторичный самопишущий

типа ПВ-2.3

4шт.

15100

60400

Прибор контроля пневматический показывающий и регулирующий ПВ-3.2

3шт.

19250

57750

Прибор контроля пневматический показывающий

ПВ-1.3

4шт.

9215

36860

Прибор контроля пневматический самопишущий

ПВ10.1Э

10шт.

16880

168800

Прибор контроля пневматический самопишущий

ПВ10.2Э

13шт.

17210

223730

Электро-контактный манометр типа

ЭКМ-1У

26шт.

12500

325000

Вторичный прибор

типа ПВ-4.4Э

2шт.

16100

32200

Редуктор воздушный

типа РДФ-3

25шт.

2215

55375

Пневмокабель

ТПВБб 781,6

1000м.

54765

54765

Пневмотрубка

аллюминевая 81

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены