Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

Омский государственный технический университет

Кафедра Автоматизация и робототехника

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему: Автоматизированная система управления процессом атмосферной перегонки нефти

Студента Хреновой Юлии Анатольевны

группы А-512

Шифр проекта ДП-2068998-А1-25-00.00.000.ПЗ

Специальность 220301

Автоматизация технологических процессов и производств

Омск 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Анализ вопроса и постановка задачи

1.1 Состав установки и описание основных технологических узлов

1.2 Примеры автоматизации в нефтегазовой промышленности

1.2.1 АСУ ТП УПВСН Акташского товарного парка

1.2.2 САУ газовоздушного тракта парового котла

1.3 Выводы по результатам обзора и составление технического задания

2. Разработка функциональной схемы АСУ ТП

2.1 Описание объекта автоматизации

2.2 Автоматизируемые функции

2.2.1 Функции регулирования

2.2.2 Противоаварийная защита блока

2.2.3 Индикация технологического процесса

2.3 Выбор измерительных средств и исполнительных механизмов

3. Разработка структурной схемы АСУ ТП

3.1 Основные особенности

3.2 Нижний уровень системы управления

3.3 Верхний уровень

4. Разработка схемы электрической принципиальной

5. Разработка схемы соединений и подключений

6. Расчетная часть

6.1 Исследование и настройка контура регулирования

6.1.1 Функциональная схема контура регулирования

6.1.2 Описание элементов передаточными функциями

6.1.3 Структурная схема контура регулирования

6.1.4 Исследование контура регулирования

6.1.5 Выводы по результатам исследования

7. Программно-математическое обеспечение

7.1 Разработка алгоритмов управления

7.2 Программное обеспечение STEP7Lite

7.3 Графический интерфейс оператора

7.3.1 Обзор существующих SCADA- систем

7.3.2 Анализ и выбор среды разработки интерфейса оператора

7.3.3 Описание графического интерфейса оператора

8. Расчет экономического эффекта от внедрения АСУ процессом атмосферной перегонки нефти

8.1 Затраты на проектирование конструкторской документации

8.1.1 Расчет численности разработчиков

8.1.2 Расчет заработной платы разработчиков

8.2 Затраты на комплекс технических средств АСУ

8.3 Затраты на монтаж КТС и пусконаладочные работы

8.4 Затраты на программное обеспечение АСУ

8.5 Затраты на обучение персонала

8.6 Затраты на обслуживание АСУ

8.7 Расчет результатов внедрения АСУ

8.8 Расчет экономического эффекта

9. Безопасность жизнедеятельности

9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте оператора АСУ атмосферной перегонки нефти

9.1.1 Неблагоприятные параметры микроклимата

9.1.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны

9.1.3 Повышенный уровень электромагнитного излучения

9.1.4 Опасность поражения электрическим током

9.2 Меры по снижению и устранению опасных и вредных факторов

9.3 Расчет напряженности трудового процесса

9.3.1 Нагрузки интеллектуального характера

9.3.2 Сенсорные нагрузки

9.3.3 Эмоциональные нагрузки

9.3.4 Монотонность нагрузок

9.3.5 Режим работы

9.4 Определение категории помещения по пожаровзрывобезопасности

Заключение

Библиографический список

Приложения

автоматизированная система управление нефть перегонка

АННОТАЦИЯ

В дипломном проекте разрабатывается автоматизированная система управления технологическим процессом атмосферной перегонки нефти.

В настоящее время системы подобного уровня широко распространены в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Данная АСУ ТП осуществляет контроль, визуализацию, управление технологическим процессом и выполняет функции противоаварийной защиты. В системе управления используются аппаратные и программные средства Simatic, предлагаемые фирмой Siemens.

Дипломный проект содержит пояснительную записку и графическую часть.

Графическая часть проекта состоит из девяти листов: функциональная схема автоматизации объекта управления (1 лист формата А1), структурная схема (1 лист формата А1), схема электрическая принципиальная (1 лист формата А1), схема соединений и подключений (2 листа формата А1), схема алгоритмов управления (1 лист формата А1), настройка системы регулирования (1 лист формата А1), программно-математическое обеспечение (1 лист формата А1), графический интерфейс оператора (1 лист формата А1).

ANNOTATION

The diploma project, a computerized system for management techniques atmospheric distillation of petroleum. Currently, the level of such widespread in the petrochemical and refining industry. The PCS monitors, imaging, management techniques and act as anti-crash protection. The control system uses hardware and software Simatic proposed by Siemens. Diploma project contains an explanatory note and graphic part. Graphics part of the project consists of nine sheets: functional design automation facility management (1 sheet format A1), Outline (1 page A1 format), electric scheme in principle (1 sheet format A1), connections and connections (2 leaf format A1), the design of algorithms (1 sheet format A1) Configuration management systems (1 page A1 format), software (1 sheet format A1), a graphical operator (1 sheet format A1). The explanatory note is 129 pages, 33 figures, 14 tables, 24 bibliography, 4 enclosures;

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация различных видов производства является важным направлением научно-технического развития общества. Автоматизация ведет к повышению производительности труда, устранению человека из производственного процесса, к повышению качества процесса и к более полному удовлетворению потребностей общества.

Актуальность темы дипломного проекта объясняется требованиями по обеспечению безопасности протекания технологических процессов во взрывопожароопасных объектах, к которым относится процесс атмосферной перегонки нефти. Задача обеспечения безопасности может быть решена только с помощью автоматизированной системы контроля, управления и защиты технологического производства с использованием высоконадежных современных средств автоматизации.

АСУ процессом атмосферной перегонки нефти позволит увеличить объемы первичной перегонки нефти, обеспечить совершенствование технологии нефтепереработки, внедрение новых технологических процессов, эффективных катализаторов, прогрессивного оборудования. Внедрение автоматизации позволит сократить брак и отходы производства, уменьшить затраты на сырье и энергию, уменьшить численность основных рабочих, обеспечить глубокую переработку нефти.

Целью данного дипломного проекта является разработка автоматизированной системы управления процессом атмосферной перегонки нефти. Основой разрабатываемой системы управления является набор аппаратных и программных средств управления Simatic фирмы Siemens. Компоненты Simatic отвечают самым высоким современным требованиям к производительности, надежности, безопасности и удобству управления.

1. АНАЛИЗ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Состав установки и описание основных технологических узлов

Установка предназначена для фракционирования нефти, с целью получения светлых нефтепродуктов. Состав установки:

§ колонна отбензиневания

§ емкость орошения

§ 4 воздушных конденсатора холодильника

§ теплообменник

§ 5 насосов

Рассмотрим технологический процесс атмосферной перегонки нефти:

Потоки нефти нагретой обессоленной и обезвоженной нефти поступаю в ректификационную колонну. Здесь происходит процесс ректификации - это тепло - и - массообменный процесс разделения жидкостей, различающихся по температуре кипения, за счет противоточного, многократного контактирования паров и жидкости. В колонне через каждую тарелку противотоком проходят 2 потока:

1. жидкость - флегма, стекающая с вышележащей на нижележащую тарелку;

2. пары, поступающие с нижележащей на вышележащую тарелку;

Пары и жидкость, поступающие на тарелку, не находятся в состоянии равновесия, однако, вступая в равновесие стремятся к этому. Жидкий поток с вышележащей тарелки поступает в зону более высокой температуры, и поэтому из него испаряется некоторое количество низкокипящего компонента, в результате чего концентрация последнего в жидкости уменьшается. С другой стороны, паровой поток, поступающий с нижележащей тарелки, попадая в зону более низкой температуры, конденсируется, и часть высококипящего продукта из этого потока переходит в жидкость. Концентрация компонента в парах таким образом понижается, а низкокипящего - повышается. Фракционный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно меняется. Часть ректификационной колонный, которая расположена выше ввода сырья, называется концентрационной, а расположенная ниже ввода - отгонной . В обеих частях колонны происходит один и тот же процесс ректификации.

С верха концентрационной части в паровой фазе выводится целевой продукт необходимой чистоты - ректификат, а с нижней тарелки - жидкость, все еще в достаточной степени обогащенная низкокипящим компонентом. В отгонной части происходит отпарка из этой жидкости легкокипящих фракций, а из нижней части колонны выводится высококипящий продукт - кубовый остаток.

Таким образом, с верха колоны смесь углеводородных газов, паров бензина и водяного пара отводится в воздушные конденсаторы холодильники ХВК1-ХВК4. Здесь происходит конденсация паров, за счет воздушного охлаждения до 35oС. Далее конденсат попадает в емкость орошения. Здесь конденсат отстаивается и разделяется на бензин и воду. Вода сбрасывается из емкости и выводится с установки.

Бензин из емкости орошения поступает на прием насосов Н3/1-Н3/2. Часть бензина из емкости этими же насосами подается на верх колонны в качестве острого орошения. Другая часть бензина с балансовой температурой , через клапан, выводится с установки, в качестве готового продукта.

Углеводородный газ с верха емкости направляется в сепаратор топливного газа. В трубопровод на выходе из колонны, для предотвращения хлористоводородной и сероводородной коррозии оборудования, подаются растворы ингибитора коррозии типа «Геркулес 1017», в количестве 10г/т нефти и нейтрализатора.

Для исключения повышения давления в колонне и емкости выше максимально допустимого на них установлены клапаны ручного управления, для открытия сброса в факельный коллектор.

Отбензиненная нефть с низа колонны насосами H2/1-H2/2, после предварительного нагрева в теплообменнике, где смешивается с нефтью из ректификационной колонны получения продукта с более высокой температурой кипения, направляется для дальнейшей переработки.

Предусмотрена возможность аварийной откачки избытка нефти из колонны насосами H2/1-H2/2 обратно в сырьевой парк.

1.2 Примеры автоматизации процессов в нефтегазовой промышленности

1.2.1 АСУ ТП установки переработки высокосернистой нефти (УПВСН) Акташского товарного парка.

Создание АСУ ТП УПВСН являлось ключевым этапом на пути достижения удвоенной производительности товарного парка нефти без увеличения численности обслуживающего персонала. Основные цели внедрения АСУ ТП на УПВСН Акташского товарного парка:

- получение в режиме реального времени информации о ходе технологических процессов;

- внедрение автоматизированных средств диагностирования и предупреждения возникновения аварийных ситуаций;

- контроль состояния исполнительных механизмов и вспомогательных агрегатов;

- замена ручного ведения документооборота автоматизированным;

- замена устаревших средств КИПиА на современные, повышающие надежность и точность измерений, обеспечивающие удобство в обслуживании, снижающие трудоемкость управления ТП.

При выборе технических средств для построения АСУ ТП, разработчиками учитывались следующие факторы: максимальное использование датчиков и приборов, функционирующих в составе аппаратуры установки; обеспечение простоты интеграции системы в ЛВС предприятия стандарта Ethernet. В результате, АСУ ТП УПВСН была построена на базе контроллеров сбора данных и управления ADAM-5000/TSP фирмы Advantech с промышленной шиной Ethernet (рисунок 1.1). Контроллеры укомплектованы модулями ввода серии ADAM-5000 следующих типов:

- ADAM-5017 - 8-канальный модуль аналогового ввода (8 шт.);

- ADAM-5051 - 16-канальный модуль дискретного ввода (8 шт.);

- ADAM-5080 - 4-канальный модуль ввода импульсных сигналов (1 шт.).

Рисунок 1.1 - структурная схема АСУ ТП УПВСН

Общее представление о задействованных в системе датчиках и контрольно-измерительных приборах дает таблица 1.1

Таблица 1.1

АРМ операторов базируются на персональных ЭВМ стандартной комплектации под управлением Microsoft Windows 2000. В качестве SCADA-системы используется InTouch версии 7.1 из пакета Wanderware Factory Suite 2000.

Внедрение системы не только значительно облегчило работу операторов и другого обслуживающего персонала, но также позволило оперативно и качественно получать информацию о технологическом процессе, отслеживать состояние оборудования установки и контролировать значения регулируемых параметров. В системе заложены возможности наращивания и быстрой интеграции в корпоративную АСУ ТП всего предприятия.

Источник информации: [6], стр. 46-51.

1.2.2 САУ газовоздушного тракта парового котла

Система автоматизации газовоздушного тракта парового котла является распределенной системой управления (DCS - Distributed Control System), для которых характерно: один большой технологический объект; распределенная архитектура системы; наличие большого количества аналоговых и дискретных сигналов; тип контроля - регулирование и управление.

Проектируемая система имеет иерархическую 3-х уровневую структуру.

Иерархия системы следующая:

нижний уровень - уровень датчиков и исполнительных механизмов;

средний уровень - уровень микропроцессорного комплекса SLC-500;

верхний уровень - уровень оперативного управления.

К приборам и средствам автоматизации нижнего уровня относятся все первичные и вторичные преобразователи, магнитные пускатели и усилители.

Средний уровень (уровень контроля) представлен промышленным контроллером SLC 5/04.

Приборы нижнего уровня подсоединяются к SLC 5/04 по обычным проводам; электрический сигнал у них унифицированный.

Под верхним (SCADA-уровнем) понимается автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, реализованное на базе персонального компьютера.

Система контроля и управления газовоздушного тракта парового котла предназначена для оперативного учета, поддержания заданных значений параметров технологического процесса и предотвращения возникновения аварийных ситуаций.

Реализация уровня управления

Для реализации функций управления и сбора данных в системе, разрабатываемой в рамках настоящего проекта, использован один из контроллеров производства компании Allen-Bradley семейства SLC-500.

Основными положительными качествами контроллеров SLC-500 считаются: модульность структуры, понятный пользователю интерфейс и возможность эксплуатации без принудительного охлаждения.

Контроллер SLC в сочетании с модулем непосредственной коммуникации (DCM), модулем сканера (SN) или модулем распределенного сканера (DSN) для реализации распределенного ввода/вывода может быть интегрирован в сеть дистанционного ввода/вывода Allen-Breley 1771 Remote I/O /21/.

Для ввода аналоговых сигналов стандарта 4-20 мА выбраны модули 1746-NI8. Модули обеспечивают преобразование любых сигналов в виде тока от минус 20 до плюс 20 мА и напряжения от минус 10 до плюс 10 В. Модули имеют 8 входов.

Для ввода дискретных сигналов типа "сухой контакт" применены модули 1746-IV32 с внешним источником питания 24В постоянного тока. Модули 1746-IV32 обеспечивают подключение 32 сигналов постоянного напряжения 24 В по схеме с общей землей.

Выходные сигналы 24 В постоянного тока формируются при помощи модуля 1746-OV32 и 1746-OV16. Модули типа OV32 и OV16 обеспечивают, соответственно, 32 и 16 транзисторных выходов по схеме с общей землей .

Модули размещаются в шасси типа 1746-А13, имеющей 13 слотов для установки модулей. Расположение модулей отражено в таблице 1.2.

Таблица1.2

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1746-Р2	1747-L541	1746- NI8	1746- NI8	1746- NI8	1746- NI8	1746-IV-32	1746-IV-32	1746-OV-32	1746-OV-32	1746-OV-16	резерв	резерв	резерв

Разработка верхнего уровня АСУ ГВТ

На рисунке 1.2 представлен дисплей АРМ оператора-технолога в виде мнемосхемы, отражающий работу всего газовоздушного тракта.



Рисунок 1. 2 - Мнемосхема-дисплей АРМ оператора-технолога

АРМ операторов базируются на персональных ЭВМ стандартной комплектации под управлением Microsoft Windows 2000. В качестве SCADA-системы используется RSView 32 .

Внедрение АСУ значительно облегчило работу операторов, также позволило повысить качество управления технологическим процессом, сократить количество и время локализации аварийных ситуаций и отказов.

Источник информации: [5].

1.3 Выводы по результатам обзора и составление технического задания

Рассмотренные примеры АСУ позволяют говорить, что современные системы управления являются децентрализованными, дающими: гибкость; высокую производительность вследствие разделения функций между управляющими устройствами; возможность значительного, по сравнению с централизованными системами управления, наращивания ресурсов. Можно отметить значительное продвижение промышленного Ethernet в сфере АСУ, вследствие наличия огромного выбора совместимых между собой аппаратных и программных средств построения сетей этого стандарта. Существующие системные решения гарантируют востребованность промышленного Ethernet и в будущем. Прежде всего, это объединение в единую сеть промышленных компьютеров, рабочих станций и терминалов, используемых в качестве рабочих мест операторов.

В ходе дипломного проектирования был осуществлен патентный поиск, в результате которого был проведен обзор всех видов ректификационных колонн, были отобраны патенты и авторские свидетельства на данные разработки, которые различные по своим техническим решениям и являются наиболее перспективными (Справка о патентном поиске, приложение В). Наиболее перспективные работы в этой области произошли в последнее десятилетие в связи с развитием современной техники. В установке используется наиболее подходящая для данного технологического процесса колонна отбензиневания.

Основанием для разработки АСУ процессом атмосферной перегонки нефти является необходимость автоматизации установки атмосферной перегонки нефти с увеличением производительности установки до 2,5 млн. т. в год по сырью на ОАО «Новошахтинский ЗНП»

Применение АСУ позволит автоматизировать процесс, увеличить уровень производительности, увеличить качество производимых продуктов, предотвратить аварийные ситуации, снизить психологическую нагрузку на оператора. В связи с этим было разработано техническое задание на проектирование. (Техническое задание, приложение А)

2 РАЗРБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АСУ ТП

2.1 Описание объекта автоматизации

Функциональная схема автоматизации представлена на листе ДП-2068998-А1-25-00.00.000.А2 графической части проекта и на рисунке 2.1. При разработке использовались рекомендации [8].

На функциональной схеме автоматизации (схема А2) изображены элементы установки атмосферной перегонки нефти: колонна отбензиневания, 4 воздушный конденсатора холодильника ХВК, емкость орошения, теплообменник, 5 насосов. Показаны трубопроводы, соединяющие эти элементы между собой, с различными элементами данной установки и другими установками нефтеперерабатывающего комбината. Все трубопроводы имеют направление, обозначено наименование транспортируемого вещества и указаны диаметр трубопровода. Описание технологического процесса приведено выше. Далее приведены обоснования контролируемых, сигнализируемых, регулируемых параметров и каналов внесения регулирующих воздействий, а также обоснование выбора мероприятий по защите и блокировке.

2.2 Автоматизируемые функции

2.2.1 Функции регулирования

На основе анализа выполняемых процессом атмосферной перегонки нефти функций, делаем вывод о необходимости автоматизации регулирования: процесса ректификации; охлаждения и конденсации сырья в воздушных конденсаторах холодильниках; температуры газопродуктовой смеси в верху колонны; уровней жидкой фазы в емкости и колонне; расхода бензина, подаваемого в колонну в качестве острого орошения; давления в емкости и колонне.

Проектом предусматривается регулирование температуры в верху колонны отбензиневания, температура контролируется датчиком 36-1, регулирование происходит в качестве воздействия на запорно-регулирующий клапан RN-2. С верха колонны пары бензина с температурой 150°С поступают в воздушные конденсаторы холодильники (ХВК), где пары конденсируются, охлаждаясь до температуры 45°С. Температура в ХВК контролируется и регулируется по датчикам 31-1, 32-1, 33-1, 34-1 на выходе каждого ХВК с коррекцией по температуре изменением частоты вращения вентиляторов - ЧРП1 - ЧРП8.

Давление в линии подачи бензина в колонну контролируется, регистрируется и регулируется прибором 59-1, с выходным воздействием на клапан RN-2. Давление вверху колонны (0,27МПа) контролируется датчиком 28-1 с сигнализацией максимального значения (0,3 МПа), с коррекцией по показаниям 29-1. Задвижка N-1 установлена на линии сброса газа на факел. При превышении давления происходит открытие задвижки и сброс газа.

Подача сырья в колонну контролируется датчиком 58-1 с выходным воздействием на регулирующий клапан RN-1.

Расход сырья, поступающего вверх колонны в качестве острого орошения, контролируется, регистрируется и регулируется прибором 5-1 с сигнализацией по максимальному и минимальному значениям, регулирующий клапан установлен на линии нагнетания насосов H-3/1, H-3/2.

Давление в емкости орошения контролируется, регистрируется датчиком 30-1 с сигнализацией по максимальному (0,28 МПа) и минимальному (0,22 МПа) давлению, регулирование происходит с выдачей выходного воздействия на регулирующий клапан RN-3, установленного на линии подачи сырья в емкость, на задвижку N-2, установленную на линии сброса газа на факел и на регулирующий клапан RN-5, установленный на линии выхода углеводородного газа с емкости.



Рисунок 2.1 - Функциональная схема автоматизации

Уровень раздела фаз в емкости контролируется, регистрируется и регулируется датчиком 23-1, с сигнализаций по максимальному и минимальному значениям. Выходное воздействие оказывается на задвижку N-3, установленную на линию сброса стоков. Сброс происходит при достижении максимального значения. Уровень бензина в емкости контролируется, регистрируется и регулируется по датчику 27-1, с сигнализацией по максимальному и минимальному значениям. Регулирование происходит воздействием на регулирующий клапан RN-4, установленный на линии вывода бензина с установки.

2.2.2 Противоаварийная защита блока

Для определения критериев возникновения аварийных ситуаций и выбора варианта их устранения, необходимо осуществлять сбор информации о критических параметрах технологического процесса и оборудования:

- Насосы Н-1, Н-2/1, Н-2/2, Н-3/1, Н-3/2.

Залив насосов контролируется датчиками 6-1, 7-1, 8-1, 9-1, 10-1 с сигнализацией и выдачей блокировки по минимальному значению. Температура подшипников насосов контролируется датчиками 41-1, 42-1, 43-1, 44-1, 45-1 с сигнализацией и выдачей сигнала блокировки по максимальному значению (90 °С).

- При достижении бензина в емкости минимального значения (500мм) по датчику 25-1 происходит останов насосов Н-3/1, Н-3/2. Также сигнал блокировки выдается по прибору 27-1, происходит останов насосов Н-3/1, Н-3/2 и закрывается запорно-регулирующий клапан RN-4.

- Уровень в колонне контролируется датчиком 26-1, с сигнализацией по максимальному и минимальному значениям и выдачей сигнала блокировки при достижении предельно минимального значения, происходит останов насосов Н-2/1, Н-2/2,

2.2.3 Индикация технологического процесса атмосферной перегонки нефти.

Для этой цели используем датчики, рассмотренные ранее, а также осуществляем контроль дополнительных параметров технологического процесса и состояния оборудования:

- контроль температуры: на входе и выходе теплообменника датчиками 1-1, 2-1, 3-1, 4-1 ; на входе и выходе насосов Н-1, Н-2/1, Н-2/2, Н-3/1, Н-3/2 датчиками 52-1, 53-1, 54-1, 60-1, 61-1, 62-1, 63-1, 64-1, 65-1, 66-1; подшипников насосов Н-1, Н-2/1, Н-2/2, Н-3/1, Н-3/2 приборами 67-1, 68-1. 69-1, 70-1, 71-1.

- контроль давления: на входе и выходе насосов Н-1, Н-2/1, Н-2/2, Н-3/1, Н-3/2 приборами 17-1, 18-1, 19-1, 20-1, 21-1, 22-1, 23-1, 24-1, 25-1; в емкости орошения датчиком 22-1; внизу колонны датчиком 21-1.

2.3 Выбор измерительных средств и исполнительных механизмов

Давление:

- датчики 12-1, 13-1, 15-1, 17-1, 19-1 - поставляются комплектно с насосами Н-1, Н-2/1, Н-2/2, Н-3/1, Н-3/2.

- датчики 11-1, 14-1, 16-1, 18-1, 20-1, 21-1, 22-1 - используем манометр с трубчатой пружиной МЕТЕР ДМ-02-160 предназначен для измерений давления газообразных и жидких, не сильно вязких и не кристаллизирующихся сред, не агрессивных по отношению к медным сплавам (вода, пар, газ, масло, керосин, бензин, дизельное топливо).

Диапазоны измерений: 0...0,6 до 0...1600 кгс/см2 или бар (другие варианты исполнения по заказу)

Допустимые температуры:

Окружающая среда: -40 ... +60 °С

Измеряемая среда: максимум +160 °С

- датчики 28-1, 29-1, 30-1, 38-1, 59-1 - используем преобразователь давления с внутренней измерительной ячейкой CERTEC VEGABAR 52.

VEGABAR 52 используется для измерения давления жидкостей, пара и газа в резервуарах предприятий в нефтяной, газовой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Диапазон измерения давления -0,005 ... 60,0 МПа. Погрешность, % +0,1; +0,15; +0,2; +0,5. - Предельно высокая стойкость к перегрузкам

Расход:

- датчики 5-1, 35-1 - используем вихревой расходомер DY080 . Отличительные черты и преимущества прибора: повышенная устойчивость к вибрации; нечувствительность к неравномерности потока; широкие функциональные возможности, развитая самодиагностика, удобное конфигурирование; не требуется обслуживание; межповерочный интервал 4 года, два способа поверки (проливной/беспроливной). Параметры измеряемой среды: температура: -198…450 °С; давление: -0,1…15 МПа (по заказу < 25 МПа); скорость потока: газ/пар: 6…80 м/с (воздух); жидкость: 0,35…10 м/с (вода); вязкость: < 7 сП.

Входные сигналы: аналоговый: 4…20 мА + BRAIN- или HART- протокол;

Температура:

- датчики 1-1…4-1, 24-1, 31-1…34-1, 36-1, 37-1 - используем интеллектуальный преобразователь температуры (ИПТ) Метран - 286 [3]. Данные преобразователи предназначены для точных измерений температуры нейтральных, а также агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким. Сигнал первичного преобразователя температуры преобразуется в унифицированный выходной сигнал постоянного тока 4-20 mA с наложенным на него цифровым сигналом HART. Для передачи сигнала на расстояние используются 2-х проводные токовые линии;

- датчики 38-1…57-1 - поставляются комплектно с насосами Н-1, Н-2/1, Н-2/2, Н-3/1, Н-3/2.

Уровень:

- датчики 6-1…10-1 - используем вибрационные выключатели уровня типа VEGASWING 61 для определения граничных значений уровней жидкости. VEGASWING 61 способен определять граничные значения жидкостей с вязкостью 0,2…10,00 mPa и плотностью от 0,5 г/см3. Модульное построение прибора позволяет использовать их в резервуарах, танках и трубопроводах. Работает в тяжелых условиях измерения и независимо от химических и физических свойств жидкости. Имеется возможность исполнения с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка».

- датчик 23-1 - используем уровнемер VEGAFLEX 67 с коаксиальным, стержневым или тросовым измерительным зондом предназначен для непрерывного измерения межфазного уровня. Сигнал межфазного уровня формируется непосредственно датчиком. Высота межфазного уровня (h1) в процентах передается через аналоговый выход (4 … 20 mA). Это значение Может быть также пересчитано в другие единицы. Передача измеренных значений осуществляется через выход 4 … 20 mA/HART, разделенный с подачей питания.

- датчики 25-1, 27-1 - используем уровнемер VEGAFLEX 61. Уровнемер VEGAFLEX 61 с тросовым или стержневым измерительным зондом предназначен для непрерывного измерения уровня. Передача измеренных значений осуществляется через выход 4 … 20 mA/HART, разделенный с подачей питания.

- датчик 26-1 - используем VEGADIF 55. Преобразователь дифференциального давления с металлической измерительной мембраной. Измерение дифференциального давления для контроля работы фильтров и насосов, а также измерение расхода вместе сдатчиками рабочего давления.

Регулирующие клапаны:

- RN-5 - используется пневматический регулирующий и быстрозакрывающийся клапан для газообразных сред Samson 241-7-газ [18, 19];

- RN-1, RN-2, RN-3, RN-4, RN-6 - используются пневматические регулирующие и быстрозакрывающиеся клапаны для жидкого топлива Samson 241-7-нефть;

Отсечные клапаны:

- N-1, N-2, N-3- используются пневматические отсечные клапаны «открыть-закрыть» Samson 3351 с приводом Samson 3277;

Характеристики входных и выходных сигналов - в таблице 2.1

Таблица 2.1

Поз. обозн.	Наименование	Сигнал
		Характер	Параметры
Входные сигналы
1-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
2-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
3-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
4-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
5-1	Датчик расхода	аналоговый	4-20 мА+HART
6-1	Датчик уровня	дискретный	24 В
7-1	Датчик уровня	дискретный	24 В
8-1	Датчик уровня	дискретный	24 В
9-1	Датчик уровня	дискретный	24 В
10-1	Датчик уровня	дискретный	24 В
11-1	Манометр с разделением фаз	дискретный	24 В
12-1	Сигнализатор давления	дискретный	24 В
13-1	Сигнализатор давления	дискретный	24 В
14-1	Манометр с разделением фаз	дискретный	24 В
15-1	Сигнализатор давления	дискретный	24 В
16-1	Манометр с разделением фаз	дискретный	24 В
17-1	Сигнализатор давления	дискретный	24 В
18-1	Манометр с разделением фаз	дискретный	24 В
19-1	Сигнализатор давления	дискретный	24 В
20-1	Манометр с разделением фаз	дискретный	24 В
21-1	Манометр с разделением фаз	дискретный	24 В
22-1	Манометр с разделением фаз	дискретный	24 В
23-1	Датчик уровня	аналоговый	4-20 мА+HART
24-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
25-1	Датчик уровня	аналоговый	4-20 мА+HART
26-1	Датчик уровня	аналоговый	4-20 мА+HART
27-1	Датчик уровня	аналоговый	4-20 мА+HART
28-1	Датчик давления	аналоговый	4-20 мА+HART
29-1	Датчик давления	аналоговый	4-20 мА+HART
30-1	Датчик давления	аналоговый	4-20 мА+HART
31-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
32-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
33-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
34-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
35-1	Датчик расхода	аналоговый	4-20 мА+HART
36-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
37-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА+HART
38-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
39-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
40-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
41-1	Реле температуры	дискретный	24 В
42-1	Реле температуры	дискретный	24 В
43-1	Реле температуры	дискретный	24 В
44-1	Реле температуры	дискретный	24 В
45-1	Реле температуры	дискретный	24 В
46-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
47-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
48-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
49-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
50-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
51-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
52-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
53-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
54-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
55-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
56-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
57-1	Датчик температуры	аналоговый	4-20 мА
58-1	Датчик давления	аналоговый	4-20 мА+HART
59-1	Датчик давления	аналоговый	4-20 мА+HART
ЧРП-1	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-2	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-3	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-4	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-5	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-6	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-7	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-8	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-1	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-2	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-3	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-4	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-5	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-6	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-7	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-8	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
RN-1	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-2	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-3	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-4	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-5	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-6	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
Выходные сигналы
RN-1 А	Электропневмопозиционер	Аналоговый	4-20 мА+HART
RN-1 Б	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-2 А	Электропневмопозиционер	Аналоговый	4-20 мА+HART
RN-2 Б	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-3 А	Электропневмопозиционер	Аналоговый	4-20 мА+HART
RN-3 Б	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-4 А	Электропневмопозиционер	Аналоговый	4-20 мА+HART
RN-4 Б	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-5 А	Электропневмопозиционер	Аналоговый	4-20 мА+HART
RN-5 Б	Электропневмопозиционер	Дискретный	24 В
RN-6 А	Электропневмопозиционер	Аналоговый	4-20 мА+HART
RN-6 Б	Электропневмопозиционер	Дискретный,	24 В
N-1	Магнитный клапан	Дискретный	24 В
N-2	Магнитный клапан	Дискретный	24 В
КМ-1	Пускатель	Дискретный	220 В
КМ-2	Пускатель	Дискретный	220 В
КМ-3	Пускатель	Дискретный	220 В
КМ-4	Пускатель	Дискретный	220 В
КМ-5	Пускатель	Дискретный	220 В
ЧРП-1	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-2	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-3	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-4	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-5	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-6	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-7	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-8	Частотный преобразователь	аналоговый	4-20 мА
ЧРП-1	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-2	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-3	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-4	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-5	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-6	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-7	Частотный преобразователь	дискретный	24 В
ЧРП-8	Частотный преобразователь	дискретный	24 В

3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ АСУ ТП

3.1 Основные особенности

Структурная схема системы управления представлена на листе ДП-2068998-А1-11-00.00.000.Э1 графической части проекта и на рисунке 3.1.

Система имеет двухуровневую иерархическую структуру. Нижний уровень представлен программируемым контроллером SIMATIC S7 -300, станцией распределенного ввода/вывода ET200M с подключенными к ней датчиками и исполнительными механизмами, верхний уровень включает в себя автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и инженера КИП.

Структура системы управления разработана в соответствии с выявленными в ходе аналитического обзора основными тенденциями в автоматизации; и с учетом того, что помещение аппаратной, где располагается программируемый контроллер, находится вне зоны размещения установки атмосферной перегонки нефти. Непосредственно в зоне расположения объекта располагается станция распределенного ввода / вывода. Данный факт позволяет все сигналы от датчиков, исполнительных механизмов заводить на модули станции распределенного ввода/вывода, откуда сигналы передаются непосредственно на ПК.

3.2 Нижний уровень системы управления

Нижний уровень системы управления обеспечивает:

- сбор информации от датчиков, установленных по месту;

- постоянный контроль параметров процесса и поддержание их заданных значений, контроль состояния оборудования;

- обработку и передачу информации о состоянии объектов на АРМ, прием информации с АРМ и формирование управляющих воздействий;

Рисунок 3.1 - Структурная схема системы управления

- автоматическое управление техпроцессом, автоматическое включение резервного оборудования при нарушении работы основного;

- предотвращение развития аварийных ситуаций и обеспечение безопасного завершения процесса по заданной программе.

Рисунок 3.2 - Контроллер S7-300

Управление осуществляется из центрального пункта управления (ЦПУ), где размещены АРМ операторов, обслуживающих секции установки.

Учитывая повышенные требования к надежности систем контроля и управления взрывоопасных производств, применены контроллеры типа SIMATIC S7-300 фирмы Siemens.

Контролеры SIMATIC S7-300 фирмы Siemens являются мощным вычислительным средством и способны выполнять задачи любой сложности.

Контроллер обеспечивает непрерывный опрос датчиков, диагностику модулей.

Эксплуатационные характеристики ПЛК:

температура окружающей среды 1 - 50 градусов

относительна влажность воздуха при температуре 30 градусов не более 90%

атмосферное давление 750 мм рт. ст.

амплитуда вибрации частотой до 25 Гц, мм, не более 0,1

вид обслуживания - периодический

режим работы - круглосуточный

Технические характеристики контроллера зависят от выбора установленных модулей. Связь контроллера и устройств нижнего уровня осуществляется через станцию распределенного ввода-вывода ЕТ200М и сеть PROFIBUS-DP.

В состав контроллера входит:

Каркас

Центральный процессор CPU 315-2DP

Блок питания PS -307

Коммуникационный процессор CP 343-1

Центральный процессор CPU 315-2DP.

CPU исполняет программу пользователя; подает питание 5В на расположенную с задней стороны модулей шину S7-300;

CPU 315-2 DP отличаются следующими свойствами:

*может использоваться как Master-устройство DP (DP-Master) или как Slave-устройство DP (DP-Slave)

*48 Кбайт рабочей памяти

*80 Кбайт встроенной загрузочной памяти RAM; может быть расширена с помощью платы памяти емкостью от 16 Кбайт до 512 Кбайт, в CPU программируемы до 256 Кбайт



Рисунок 3.3 - Элементы CPU 315-2DP

Блок питания PS -307

Преобразует напряжение сети (AC 120/230 В ) в рабочее напряжение DC 24 для питания S7-300, а также для электропитания цепей нагрузки DC 24 V.

Источник питания PS 307; 10 A имеет следующие отличительные характеристики:

*выходной ток 10 A

*выходное напряжение 24 в пост. тока; защита от короткого замыкания и обрыва цепи

*подключение к однофазной системе переменного тока (входное напряжение 120/230 В перем. тока, 50/60 Гц)

*надежная электрическая изоляция в соответствии с EN 60 950

*может быть использован как источник питания нагрузки

Технические характеристики приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Размеры и вес
Размеры Ш х В х Г	200 125 120 мм
Вес	1,2 кг
Номинальные входные данные
Входное напряжение *Номинальное значение	120/230 В перем. тока
Частота системы питания *Номинальное значение *Допустимый диапазон	50 Гц или 60 Гц от 47 Гц до 63 Гц
Номинальный входной ток *при 230 В *при 120 В	1,7 A 3,5 A
Пусковой ток (при 25°C)	55 A
I2t (при пусковом токе)	9 A2с
Номинальные выходные данные
Выходное напряжение *Номинальное значение *Допустимый диапазон *Время нарастания	24 В пост. тока 24 В 5 %, защита от размыкания цепи макс. 2,5 с
Выходной ток *Номинальное значение	10 A, нельзя включать в параллельные конфигурации
Защита от короткого замыкания	Электронная, не фиксирующая, от 1,1 до 1,3 IN
Остаточные пульсации	макс. 150 мВ

Коммуникационный процессор CP 343-1.

Коммуникационный процессор CP 343-1 позволяет производить подключение контроллеров SIMATIC S7-300 к сети Industrial Ethernet. Он разгружает центральный процессор контроллера от выполнения коммуникационных задач и обеспечивает поддержку:

* Транспортных протоколов ISO, TCP/IP и UDP.

* PG/OP функций связи (связь с программаторами и устройствами человеко-машинного интерфейса).

* S7 функций связи (клиент, сервер, мультиплексирование).

* S5 функций связи.

Модуль оснащен встроенными интерфейсами AUI/ITP и RJ45. Переключение между интерфейсами AUI и промышленной витой пары (ITP) выполняется автоматически. Передача данных производится в дуплексном или полудуплексном режиме со скоростью 10 или 100 Мбит/с. Операции определения скорости передачи и настройки на эту скорость выполняются автоматически. При использовании протокола UDP поддерживается передача широковещательных сообщений. CP 343-1 позволяет выполнять дистанционное программирование контроллеров через сеть, а также подключать контроллеры к офисной сети Ethernet. Конфигурирование коммуникационного процессора выполняется с помощью пакета NCM S7 для Industrial Ethernet. Этот пакет входит составной частью в STEP 7 V5 и более поздних версий.

CP 343-1 поставляется с предварительно установленным уникальным Ethernet адресом. Он осуществляет независимую передачу данных по сети Industrial Ethernet с соблюдением требований международных стандартов. Он снабжен собственным микропроцессором и способен работать в комбинированном режиме, обеспечивая поддержку транспортных протоколов ISO, TCP/IP и UDP. При этом для организации обмена данными могут использоваться PG/OP- и S7- функции связи, а также функции S5-совместимой связи. Для контроля соединений возможна настройка времени отклика для всех TCP-соединений с активными и пассивными партнерами по связи.

Станция распределенного ввода-вывода ЕТ200M.

Так как датчики распределены по объекту и удалены от контроллера на значительное расстояние, необходима система для приемо - передачи сигналов.

Для этого используется станции распределенного ввода-вывода. Станции ЕТ200M предназначены для построения систем распределенного ввода-вывода и поваляют использовать в своем составе все сигнальные и функциональные модули. Станция работает в сети PROFIBUS-DP и выполняет функции ведомого устройства.

Станция включает в свой состав подчиненный интерфейсный модуль IM 153-3 (рисунок 3.4), модули входных или выходных аналоговых/дискретных сигналов. А так же в состав входит источник питания (PS-307). Станция поддерживает выполнение диагностических функций, с помощью которых контролируется техническое состояние модулей ввода - вывода, короткие замыкания в выходных цепях модулей, ошибки в передаче данных, наличие напряжения питания (=24 В), подключение и удаление модулей. Результаты диагностики могут считываться по сети PROFIBUS-DP или контролироваться по светодиодам станции. В каждом интерфейсном модуле может быть до 8 модулей ввода-вывода информации.

Рисунок 3.4 - Интерфейсный модуль IM 153-3

Для режима резервирования с помощью IM 153-3 выполняются следующие предпосылки следующие предпосылки: DP-Master 1 - центральный процессор CPU 315-2DP и DP-Master 2 - центральный процессор CPU 315-2DP.

*обрабатывают одну и ту же программу пользователя

*имеют для IM 153-3 одинаковую параметризацию и конфигурирование.

Рисунок 3.5 - Принцип резервирования PROFIBUS с помощью IM 153-3

IM 153-3 в принципе состоит из 2 подчиненных интерфейсных модулей, модулей PROFIBUS. Оба модуля PROFIBUS взаимно контролируют свои рабочие состояния.

Передача данных пользователя всегда происходит через оба модуля PROFIBUS к соответствующему Master-устройству DP. Один из модулей PROFIBUS всегда активен. Только через этот активный модуль PROFIBUS осуществляется передача данных пользователя непосредственно на выходы или от входов периферийных модулей. Другой модуль пассивен и “находится в состоянии готовности”.

Имеется два способа выполнения переключения между модулями PROFIBUS:

*Если активный модуль PROFIBUS выходит из строя, то IM 153-3 переключается на пассивный модуль PROFIBUS. Тогда передача данных пользователя продолжается с помощью отображения этих данных из памяти.

*DP-Master принудительно переключает с активного на пассивный модуль PROFIBUS (напр., через STOP CPU).

Модули ввода-вывода.

Входные аналоговые модули обеспечивают возможность первичной фильтрации сигналов, а также установку зоны нечувствительности при изменении параметров для сокращения объема пересылаемых данных в систему контроля и управления.

Модули ввода-вывода обеспечивают:

Прием сигналов от следующих датчиков:

Термопар

Датчиков уровня

Расходомеров вихревых

Сигнализаторов уровня

Аналоговых датчиков с сигналом 4 - 20 мА

Дискретных датчиков типа «сухой контакт»

Устройств, обменивающихся информацией по шине PROFIBUS-DP

Формирование управляющих сигналов:

4 - 20 мА для электропневмоклапанов

дискретных сигналов постоянного тока = 24 В

Модули позволяют выполнить горячую замену модулей без отключения всей подсистемы. Модули имеют индикаторы состояния, облегчающие диагностику их работоспособности, а так же поиск неисправностей. Указанные модули могут работать в тяжелых заводских условиях, в соответствии со стандартом, при температуре окружающей среды от -40 до +70 градусов. Надежность обеспечивается резервированием питания, лини связи с управляющими контроллерами, а также возможность горячей замены блоков питания.

Для согласования различных уровней сигнала процесса используется следующие модули:

Ввода: аналоговые сигналы - SM 331 Ex AIx32 (4-20 mA).. Дискретные сигналы - SM 321 DIx32 (24 В), SM 321 DIx16 (24 В).

Вывода: дискретные сигналы - SM 322 DОx32 (24 В).Аналоговые сигналы: SM 332 AOx32(4-20 mA).

Ввода/вывода: дискретные сигналы - SM 323 DOx8/DIx8 (24 В)

Модуль ввода аналоговых сигналов SM 331 Ех AIx32 (4-20 mA) оснащен встроенными искробарьерами.

Для согласования дискретных сигналов переменного тока 220 В со входными дискретными сигналами применяется релейная гальваническая развязка.

3.3 Верхний уровень системы управления

Верхний уровень системы управления обеспечивает:

- предоставление информации о ходе технологического процесса в виде числовых значений параметров, цветовой индикации состояния оборудования, технологических сообщений, а также изменения технологических параметров. В качестве форм представления информации используются фрагменты мнемосхем, панели управления, графики, тренды, окна текущих и архивных сообщений и др.;

- диспетчерское и оперативное управление технологическим процессом;

- сбор, хранение и обработку базы данных технологических параметров, архивацию параметров, событий и действий оператора;

- индикацию граничных значений параметров с выдачей сообщений, содержащих полную информацию о параметре;

- индикацию обрыва канала связи с выдачей сообщения, однозначно указывающего канал и др.

В качестве автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора используется рабочая станция - персональный компьютер, выполненный в промышленном исполнении. Основные характеристики: ОС Windows XP Professional, двухъядерный процессор Pentium P-820 (2,8 ГГц), 22'' ЖК-монитор, внешние громкоговорители, 73 Гб SCSI HDD, 1 Гб ОЗУ, 48Х DVD-CDRW Drive, 3 сетевых порта.

На компьютер устанавливаются необходимые драйвера, а также следующее программное обеспечение: Microsoft Office 2007 (обязательная установка MS Access), речевое ядро и речевой синтезатор, для озвучивания событий поступающих в протокол, пакет STEP7 Lite, SCADA систему InTouch.

Компьютер должен иметь 4 USB порта, к ним присоединяются: клавиатура, мышь, лазерный принтер и источник бесперебойного питания. Отметим, что питание всех компонентов системы управления осуществляется от источников бесперебойного питания ИБП.

Для обеспечения обмена между рабочей станцией и контроллером используется локальная вычислительная сеть (ЛВС) Ethernet - сеть управления SIMATIC, являющаяся выделенной для обеспечения надежности и высокой производительности. Для подключения к внешней ЛВС производства, предоставляется отдельный интерфейс Ethernet в составе интеграционной станции.

Итак, на нижнем уровне обе подсистемы программируемых логических контроллеров работают автономно друг от друга и не зависимо от состояния АРМов операторов-технологов, автоматически и циклически выполняют следующие функции:

сбор, обработку, архивирование информации поступающей от аналоговых двухпозиционных датчиков о состоянии процесса и оборудования;

вычисление и приведение к нормальному виду значений параметров процесса в соответствии с заданным диапазоном измерений и свойств КИПиА;

реализацию алгоритмов автоматического управления и блокировок с выдачей управляющих воздействий на исполнительные устройства (клапаны, электрические задвижки, электромагнитные пускатели двигателей насосов);

самодиагностику.

В штатном режиме, ПЛК нижнего уровня обменивается информацией с верхним уровнем контроля и управления (АРМами) в объеме:

- прием от АРМов и отработку команд оператора-технолога на изменения режима работы регулятора (автоматическое, ручное), изменения задания для технологических параметров участвующих в контурах управления и процентного открытия регулирующих затворов, дистанционного управления оборудованием, выбор рабочих емкостей, насосов;

- прием от АРМов и обработку команд на изменение состояния деблокирующих ключей для параметров участвующих в блокировках ( доступ по паролю начальника установки);

- прием от АРМов и обработку команд по изменению настроек ПИД регуляторов;

- передача информации о состоянии процесса и оборудования на АРМы.

Каждое АРМ состоит из монитора, клавиатуры, мыши или трекбола и предназначено для:

- представления оперативному персоналу информации поступающей от аналоговых и двухпозиционных датчиков о состоянии процесса и оборудования;

- возможность оценивать состояние технологического процесса, как по мгновенным показателям режима, так и наблюдать динамику изменения параметров во времени по трендам;

- получать сообщения о предупредительной и аварийной сигнализации отклонений технологического процесса от регламентных норм, нарушение в работе силового оборудования;

- возможности проанализировать качество ведения технологического режима по историческим трендам, архивному журналу сигнализации, журналу действий оператора.

4. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ

Схема электрическая принципиальная представлена на листе ДП-2068998-А1-25-00.00.000.Э1 графической части проекта и на рисунке 4.1.

На схеме электрической принципиальной изображены 3 схемы управления: задвижкой, насосом и воздушным конденсатором холодильником.

Схема управления задвижкой выполнена для электродвигателя с номинальным током Iн =100 А. Схема предусматривает следующие виды управления:

- местное управление;

- дистанционно-автоматическое управление (дистанционное отключение из операторной, автоматическое отключение при неисправностях).

Предусматривается сигнализация в операторную и по месту.

Данная схема выполнена для задвижки N-1. Для задвижки N-2 схема аналогична.

Схема управления насосом выполнена для электродвигателя с номинальным током Iн =133 А. Схема также предусматривает следующие виды управления:

- местное управление;

- дистанционно-автоматическое управление (дистанционное отключение из операторной, автоматическое отключение при неисправностях).

Данная схема выполнена для насоса H-1. Для насосов H-2/1, H-2/2, H-3/1, H-3/2 схема аналогична.

Для управления воздушным конденсатором холодильником применяется преобразователь частоты ACS800-01-0020-3 (ABB).



Рисунок 4.1 - Схема электрическая принципиальная

Промышленные приводы ABB рассчитаны на номинальные токи, используемые в производственном оборудовании для решения задач, требующих высокой перегрузочной способности. «Сердцем » привода является алгоритм управления двигателем, называемый DTC (Direct Torque Control) - прямое управление моментом, который обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики и дает существенные преимущества: точное статическое и динамическое управление скоростью и крутящим моментом, большой пусковой момент и возможность использования длинных кабелей двигателя. Прочные корпуса и шкафы с широкой номенклатурой классов защиты и силовых клемм рассчитаны на тяжёлые условия эксплуатации.