2.1.1 Требования к системе автоматизации

Данная система автоматизации предназначена для реконструкции устаревшей система управления, не отвечающей современным требованиям и не обеспечивающей оптимального и экономичного протекания технологического процесса.

Требования к системе сформулированы с учетом характеристик и функциональных возможностей современных технических и программных средств.

Система должна обеспечивать выполнение:

1) функций управления технологическим процессом;

2) информационных функций;

3) функций обслуживания системы.

Требования к структуре системы управления.

Система должна иметь иерархическую структуру, включающую:

1) рабочее место со средствами операторского интерфейса;

2) программно-технический комплекс (ПТК);

3) полевое оборудование.

Система должна обеспечивать ввод:

1) аналоговых входных сигналов 4ч20 мА

2) дискретных входных сигналов (сухой контакт)

Система должна обеспечивать вывод:

1) дискретных выходных сигналов (сухой контакт)

В системе должен быть предусмотрен резерв устройств ввода/вывода сигналов для возможного подключения к системе дополнительных датчиков и исполнительных устройств.

Выходные сигналы системы должны обеспечивать управление:

1) регулирующими клапанами;

2) электроприводными задвижками;

3) насосными агрегатами.

Требования к надежности: система должна обеспечивать непрерывное круглосуточное ведение технологического режима, сохранять возможность выполнения основных функций при выходе из строя отдельных элементов и позволять производить их замену без отключения всей системы.

Система не должна самопроизвольно включать или отключать (закрывать или открывать) исполнительные устройства при любых неисправностях системы управления, а также при переходе на резервное питание.

В системе должны быть предусмотрены программные средства защиты от неквалифицированных действий персонала, способных привести к нарушениям технологического режима.

Система должна обеспечивать работоспособность при отключениях электроэнергии до 30 мин. за счет применения источников бесперебойного питания.

Требования к стандартизации: система должна создаваться в виде открытой системы и должна быть построена на базе стандартных, лицензионных программных и технических средств и исключать необходимость пользовательской доработки программных средств [2].

2.1.2 Функции системы управления

Система обеспечивает выполнение следующих функций управления:

? автоматическое регулирование:

1) регулирование давления в газосепараторе Г-1;

2) регулирование уровня в сепараторах первой ступени С-1/1,2;

3) регулирование уровня в сепараторе второй ступени С-2/1;

? дискретное (логическое) управление:

1) автоматическое открытие/закрытие клапана сброса газа на УУГ;

дистанционное управление с рабочего места оператора:

1) дистанционное управление насосами из операторной;

2) дистанционное управление электроприводными задвижками;

? технологические защиты:

1) автоматический останов насосов при превышении (понижении) заданных предельных значений давления на приеме (выкиде) насосов;

2) автоматический останов двигателей насосов Н-1/1, 2, 3 при снижении давления уплотнительной жидкости для сальников насосов;

3) автоматический останов насосных агрегатов при загазованности в блоке выше 40% от нижнего предела взрываемости.

? информационные функции включают в себя:

1) сбор и первичную обработку (аналого-цифровое преобразование, измерение, масштабирование и др.) информации о технологическом процессе и технологическом оборудовании;

2) сбор информации о состоянии и работе исполнительных механизмов, схем автоматического управления, регулирования и технологической защиты;

3) распознавание предаварийных и аварийных ситуаций;

4) отображение информации на экране монитора;

5) регистрацию контролируемых параметров и событий.

2.1.3 Требования к комплексу технических средств (КТС)

Комплекс технических средств (КТС) автоматизированной системы управления должен быть достаточным для выполнения всех технических требований, изложенных выше.

В КТС должны использоваться унифицированные, серийно выпускаемые средства, опробованные в промышленной эксплуатации. Любое из технических средств должно допускать замену его аналогичным средством без каких-либо конструктивных изменений или регулировки в остальных устройствах. Конфигурация технических средств не должна ограничивать возможность расширения системы.

КТС должен обеспечить построение двухуровневой иерархической системы и включать в себя:

1) микропроцессорные программируемые логические контроллеры (РLС);

2) рабочую станцию оператора на базе персонального компьютера с монитором, клавиатурой и печатающим устройством;

3) устройство передачи информации;

4) источники бесперебойного электропитания.

Контроллер должен обеспечивать функции:

1) ввода-вывода, преобразования и нормирования сигналов;

2) обмен данными с рабочей станцией;

3) автоматического управления;

4) исполнение дистанционных команд с рабочей станции;

5) локальной диагностики и самодиагностики.

Модули ввода аналоговых сигналов должны обеспечивать ввод унифицированных токовых сигналов (4ч20 мА) с полным гальваническим разделением цифровой части от аналоговой. Дискретные модули должны обеспечивать полное гальваническое разделение внешних цепей от внутренних. Модули ввода дискретных сигналов должны обеспечивать ввод сигналов 12ч24В током не более 5 мА/сигнал. Модули вывода дискретных сигналов должны обеспечивать ток до 5 А при напряжении до ~220В.

Обмен информацией между контроллерами и компьютером должен производиться через последовательный порт RS-232 или RS-485.

Компьютер должен обеспечивать функции накопления и обработки информации, операторского интерфейса и дистанционного управления.

Программное обеспечение должно быть достаточным для выполнения всех технических требований, изложенных в настоящем техническом задании.

Программное обеспечение системы должно включать в себя:

1) операционную систему рабочей станции оператора;

2) пакет операторского интерфейса.

2.1.4 Комплекс технических средств

Датчики температуры ТСМ-055/1, 055/2, 055/3-ИП6, ТСМУ-205Ех.

Техническая характеристика:

1) измеряемая среда: сыпучие вещества, газы и жидкости (неразрушающие материал защитной арматуры термозонда - сталь 12X18H10T);

2) диапазон измеряемых температур:

для ТСМ-055/1, 005/2, 055/3-ИП-6: - 50 ч 150°С;

для ТСМУ-205Ех: 0 ч 180°С

3) электронный измерительный преобразователь встроен непосредственно в головку датчика температуры;

4) выходной сигнал постоянного тока: 4ч20 мА;

Термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом предназначены для преобразования значения температуры различных (как нейтральных, так и агрессивных) сред в унифицированный токовый выходной сигнал. Применяется в системах автоматического контроля и регулирования температуры.

Взрывозащищенные термопреобразователи применяются на промышленных предприятиях и технологических объектах с зонами, где возможно образование взрывоопасных смесей категорий IIA, IIB и IIC и групп взрывобезопасности Т1...Т6> [3].

Блок управления БУЭП-1.

Предназначен для контроля состояния и регулирования степени открытия технологических клапанов и задвижек, снабженных однофазными и трехфазными исполнительными электроприводными механизмами.

Прибор работает под управлением регуляторов с выходным токовым сигналом 0…5 мА или 0…20 мА. Блок устанавливается на переднюю панель щита автоматики [4].

Датчики давления серии Метран-100.

Предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование в унифицированный токовый и/или цифровой на базе HART-протокола выходной сигнал дистанционной передачи следующих измеряемых величин:

избыточного давления - Метран-100-ДИ;

абсолютного давления - Метран-100-ДА;

разности давлений - Метран-100-ДД;

Измерение среды: жидкости, пар, газ, в том числе, газообразный кислород и кислородосодержащие газовые смеси.

Диапазоны измеряемых давлений:

минимальный 0-0,04 кПа;

максимальный 0-100 МПа;

Основная погрешность: ±0,1%, ±0,15%, ±0,25%, ±0,5%.

Степень защиты от пыли и воды IР65.

Выходные сигналы:

? аналоговый сигнал постоянного тока 4-20 мА, 0-5мА, 0-20мА. Для датчиков исполнения Ех - только 4-20 мА;

? аналоговый сигнал постоянного тока 4-20 мА, с наложенным цифровым сигналом в стандарте HART;

Возможности датчика:

1) контроль текущего значения измеряемого давления;

2) контроль и настройка параметров датчика;

3) установка "нуля";

4) выбор системы и настройка единиц измерения;

5) настройка времени усреднения выходного сигнала (демпфирование);

6) перенастройка диапазонов измерения, в том числе на нестандартный (25:1, 16:1, 10:1);

7) настройка на "смещенный" диапазон измерения;

8) выбор зависимости выходного сигнала от входной величины: (линейно-возрастающая, линейно-убывающая, пропорциональная корню квадратному перепада давления);

9) калибровка датчика;

10) непрерывная самодиагностика;

11) тестирование и управление параметрами датчика на расстоянии;

12) защита настроек от несанкционированного доступа;

Изготовитель - Концерн «Метран», г. Челябинск [3].

Манометр сигнализирующий ДМ-2005Ех.

Манометр сигнализирующий предназначен для измерения избыточного и вакуумметрического давления различных сред и управлений внешними электрическими цепями от сигнализирующего устройства прямого действия. Прибор является взрывозащищенным с видом защиты “взрывонепроницаемая оболочка” и имеет маркировку по взрывозащите 1ЕхdII Вт4, а по защищенности от воздействия окружающей среды прибор имеет исполнение защищенное от воздействия агрессивных сред.

Технические характеристики:

1) контролируемая среда - жидкость, газ, пар;

2) диапазон показаний - от 1 до 1.6, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 40 кгс/см2;

3) класс точности - 1.5;

4) сила тока - до 1А;

5) параметры сигнализирующего устройства - 24,27,36,40,110,220В - для цепей постоянного тока;

6) предел допускаемой основной погрешности - 2.5% от диапазона показаний - для приборов со скользящими контактами, 4% - для приборов с магнитным поджатием контактов;

7) прибор устойчив к воздействию температуры окружающего воздуха от -50 до +60°С и относительной влажности до 98% при 35°С и более низких температурах конденсации влаги;

8) прибор устойчив к воздействию вибрации частотой 5-35Гц с амплитудой смещения 0.35мм [3].

Газоанализатор СТМ-10.

Принцип действия сигнализаторов - термохимический, основанный на измерении теплового эффекта от окисления горючих газов и паров на каталически активном элементе датчика. Газоанализатор выдает сигнал о предельной концентрации.

Характеристики прибора СТМ-10

Сигнальная концентрация - 40% от предельно допустимой

Погрешность прибора 5%

Время срабатывания сигнализации при концентрации смеси в 1.6 раза больше сигнальной - не более 15 с.

Время непрерывной работы сигнализаторов без технического обслуживания и ручного корректирования - 720 часов.

Выходной токовый сигнал - 4-20 мА.

Сопротивление нагрузки не более 250 Ом

Питание переменным напряжением - 220 В

Частота тока - 50 Гц

Наработка на отказ 30 000 часов

Контроль среды желательно осуществлять в местах возможных утечек или зонах вероятного скопления газов.

Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР - 4.

Сигнализатор предназначен для контроля уровня различных жидкостей, в том числе сжиженных газов, сильнопенящихся и кипящих жидкостей, в одной или двух точках [7].

Стойкость к агрессивным средам определяется применяемым материалом, контактирующим с агрессивной средой - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т.

Длина чувствительного элемента: от 0,25 м до 4 м.

Рабочая температура среды - от минус 45 до +100 °С

Рабочее давление - до 4 МПа.

Вторичный преобразователь устанавливается на переднюю панель щита автоматики.

Датчик уровня ультразвуковой ДУУ - 3.

Назначение датчика: измерение уровня, уровня раздела сред, температуры и давления различных многофазных жидкостей [7].

Стойкость к агрессивным средам определяется применяемыми материалами, контактирующими с агрессивной средой: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, фторопласт-4.

Рабочая температура среды - от минус 45 до + 65 °C (по специальному заказу возможно изготовление датчиков с максимальной рабочей температурой 120 °C).

Рабочее давление - до 2 МПа (жесткий датчик), до 0,15 МПа (гибкий датчик).

Плотность сред от 600 до 1500 кг/м3.

Погрешность измерения уровня для разных исполнений датчиков: ±1 мм, ±5 мм.

Погрешность измерения температуры: ±2 °C (-45 ч -10 °C и +85°C ч +95°C); ±0,5 °C (от -10 °C ч +85 °C).

Погрешность измерения давления ±1,5 %.

Влагомер AGAR - многоцелевой двухфазный (жидкостно-жидкостной) монитор, предназначенный для оперативных измерений водно-нефтяных смесей с обводненностью от 0 до 100% и контроля за соотношением содержания органической и неорганической фазы.

Влагомер позволяет проводить замеры по всему диапазону изменений от 0 до 100%, независимо от того, какая жидкость является непрерывной фазой. На точность измерению не влияют соленость, плотность, вязкость, температура жидкости, а также скорость обтекания анализируемого потока.

Вся электроника находится внутри взрывозащищенного корпуса (маркировка EEx d ia IIB T4), либо может быть разделена на первичный блок, располагающийся на корпусе влагомера, и блок обработки данных (DAS). Такой блок поставляется в пыле- и влагозащищенном корпусе (IP65). Данные от сенсора передаются на вторичный блок по кабелю (формат связи RS485) длиной до 1000 м.

Основные технические характеристики:

рабочий диапазон от 0 до 100% Абсолютная погрешность±1%;

рабочее давление - 20 - 100 бар. (под заказ выше);

рабочая температура - 0-250°С;

напряжение питания - 220 В АС или 12/24 В DC;

потребляемая мощность - не более 35 Вт.

Корунд - 20И - прибор предназначен для приема, анализа и отображения извещений, поступающих по шлейфу сигнализации от электроконтактных и бесконтактных пожарных и охранных извещателей. Прибор формирует тревожные извещения на пульт централизованного наблюдения. Кроме этого прибор может формировать управляющие импульсы - включение или выключение исполнительных устройств.

Питание: 220 В, 50 Гц. Напряжение питания от резервного источника: 12 В (DC). Потребляемый ток: 50 мА. Рабочий диапазон температур: от -30°С до 50°С. Габаритные размеры: 150 х 230 х 85 мм. Вес: 2,5 кг.

2.2 Выбор и обоснование RTU, MTU