Разработка автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом дожимной насосной станции

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Список использованных сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОДГОТОВКИ НЕФТИ НА ДОЖИМНОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ (ДНС)

1.1 Общая характеристика

1.2 Описание технологической схемы

1.3 Информационное обеспечение технологического процесса

1.4 Техническое обеспечение

2 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

2.1 Функционирование системы

2.2 Структура системы

2.3 Обоснование комплекса технических средств нижнего уровня

2.4 Описание схемы внешних электрических соединений

3 Промышленный контроллер в системе автоматизации

3.1 Программируемый контроллер

3.2 Обоснование выбора контроллера

3.3 Выбор проектной конфигурации контроллера

3.4 Разработка и описание алгоритмов управления технологическим процессом

3.4.1 Алгоритм регулирования и управления

3.4.2 Алгоритм контроля и управления

3.5 Обоснование выбора программного пакета

3.6 Описание разработки интерфейса оператора

3.6.1 Общие требования

3.6.2 Структура операторского интерфейса

3.6.3 Дистанционное управление с рабочих мест операторов

3.6.4 Информационные функции

3.6.5 Требования к информационным функциям

3.7 Тип используемого кабеля для связи компонентов системы автоматизации

4 Расчет системы автоматического регулирования

4.1 Описание объекта регулирования

4.2 Определение передаточной функции объекта

4.3 Расчет настроек регулятора

4.4 Расчет оптимальных настроек ПИ-регулятора

4.5 Описание структурной схемы

4.6 Определение показателей качества процесса регулирования

4.7 Расчет регулирующего органа

5 Безопасность и экологичность проекта

5.1 Безопасность работающих

5.1.1 Характеристика условий труда

5.1.2 Требования охраны труда к помещениям

5.1.3 Условия труда на рабочем месте

5.1.4 Расчет естественного освещения

5.1.5 Расчет искусственного освещения

5.1.6 Анализ воздействия электромагнитных излучений

5.1.7 Анализ шума на рабочем месте

5.2 Экологичность проекта

5.3 Чрезвычайные ситуации

5.3.1 Воздействие ураганов

5.3.2 Воздействие лесных пожаров

5.3.3 Безопасность чрезвычайных ситуаций

5.4 Выводы по разделу

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА

6.1 Методика расчета экономических показателей проектируемой системы

6.2 Расчет единовременных затрат

6.2.1 Расчет затрат на проектирование системы

6.2.2 Расчет затрат на разработку программного обеспечения

6.2.3 Расчет затрат на изготовление и отладку проектируемой системы

6.3 Расчет обобщающих показателей экономической эффективности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• Список использованных сокращений
• 1) ДНС - Дожимная насосная станция;
• 2) ВКЛ/ОТКЛ - включить/ отключить;
• 3) РВС - сырьевые резервуар;
• 4) НГС - нефтегазосепаратор;
• 5) ГС - газосепаратор;
• 6) ОГ - газовый отстойник;
• 7) БС - буферные емкости;
• 8) НА - насосные агрегаты;
• 9) УДР - узел для дозирования розлива;
• 10) УУН - узел учета нефти;
• 11) УУВ - узел учета воды;
• 12) УУГ - узел учета газа;
• 13) ЭПП - электропневмопреобразователь;
• 14) Н - насос;
• 15) КТС - комплекс технических средств;
• 16) КНС - кустовая насосная станция;
• 17) ПК - персональный компьютер;
• 18) ППД - поддержание пластового давления;
• 19) ГПЗ - газопровод;
• 20) КСУ - контроль системы управления;
• 21) ТУПОГ - технологический узел предварительной очистки газа.
• ВВЕДЕНИЕ

Создание современных АСУ ТП требует дальнейшего повышения качества управления за счет использования высокоэффективных алгоритмов управления. Использование таких алгоритмов сдерживалось их сложностью и аналоговой элементной базой. Даже широкомасштабный процесс перехода на цифровую элементную базу не обеспечил соответствующего повышения качества управления из-за трудностей при реализации режима жесткого реального времени. Вторым сдерживающим фактором являлась высокая трудоемкость разработки программного обеспечения (ПО) АСУ ТП.

Наиболее актуальной проблемой, является проблема реализации систем при которых управление осуществляется не в ручную или аппаратно, а программно с помощью персонального компьютера, который является базовым компонентом средств управления.

Совершенствование средств контроля и управления приводит к уменьшению затрат, как человеческих сил, так и экономии финансовых затрат на приобретение дорогостоящего оборудования, которое сильно уступает по своим характеристикам перед электронно - вычислительными машинами.

Современное техническое предприятие помимо оборудования, обеспечивающего выпуск готовой продукции, имеет ряд системы обеспечивающих безопасность жизнедеятельности предприятия, таких как системы пожаротушении и оповещения при аварийных ситуациях, охранные сигнализации, которым также необходимо постоянное и гарантированное электропитание.

Программные комплексы позволяют диспетчерам одновременно контролировать разнородное оборудование, расположенное в здании, что существенно повышает надежность и эффективность работы системы электроснабжения и снижает затраты на ее эксплуатацию.

Успешный процесс переработки и перекачки нефти и газа зависит от строгого контроля и поддержания на заданном уровне давления, температуры, расхода, а также от контроля качества выходного продукта. Поддержание с заданной точностью на заданном уровне параметров быстротекущих процессов при ручном управлении оказывается не возможным. Поэтому современное нефтехимическое и нефтеперерабатывающие производство возможно только при оснащении технических установок соответствующими автоматическими измерительными приборами, информационно-измерительными системами и системами автоматического управления. Таким образом, современный этап развития добычи и переработки нефти и газа немыслим без применения контрольно-измерительных приборов и микропроцессорной технологии. Для повышения эффективности работы создаются автоматизированные системы управления технологическими процессами на магистральных нефтепроводах с применением современной вычислительной техники и систем сбора и передачи информации. В данном дипломном проекте разработан один из способов автоматизации дожимной насосной станций и создания системы сбора, обработки и передачи информации.

Объектом исследования является дожимная насосная станция ДНС-17.

Целью данного проекта является разработка автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом дожимной насосной станции (ДНС) на базе современного программируемого контроллера SLC 5/04 американской фирмы Allen Bradley.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОДГОТОВКИ НЕФТИ НА ДОЖИМНОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ (ДНС)

1.1 Общая характеристика

Автоматизированная система управления технологическим процессом («АСУ ТП») дожимной насосной станции («ДНС») предназначена для управления технологическим процессом ДНС-17, а также поддержания оптимального режима подготовки нефти, газа и сброса воды, контроля за ходом технологического процесса, формирования и выдачи отчетной и архивной документации, диагностики измерительного оборудования.

В состав технологического оборудования ДНС-17 входит:

1) узел для дозирования розлива (гребенка УДР);

2) узел учета нефти (УУН);

3) узел учета газа (УУГ);

4) узел учета воды (УУВ);

5) площадка нефтегазосепараторов 1 ступени сепарации (НГС-1, 2);

6) площадка газосепараторов (ГС-1,2);

7) площадка отстойников (ОГ-1, 2);

8) сырьевые резервуары (РВС-1, 2, 3, 4);

9) насосные установки Н-1, 2, 3, 4;

10) буферные емкости БС-1, 2 [1] .

1.2 Описание технологической схемы

На ДНС-17 контроль и управление технологическими процессами осуществляется из операторной. Состояние насосных агрегатов отображается на щитовом табло световым сигналом «ВКЛ» или «ОТКЛ». Технологические параметры «давление нефти на УНН», «температура нефти на УНН», отображаются вторичными приборами в операторной. Расход нефти отображается и регистрируется приборами НОРД, уровень взлива резервуаров - контроллером микропроцессорным SLC-500.

Технологический процесс подготовки нефти, газа и воды на ДНС-17 представляет собой технологическую цепочку трубопроводов, аппаратов и комплекса оборудования, в которых непрерывно и последовательно происходят физико-химические процессы отделения попутного нефтяного газа и разрушение водонефтяной эмульсии и предназначен:

1) для получения нефти обводненностью не более 5%;

2) для получения условно чистой воды содержанием нефтепродуктов не более 50 мг/л;

3) для получения очищенного газа содержание капельной жидкости< 100 мг/м3.

Нефтегазожидкостная смесь, обводненностью 90-95%, газовым фактором 100-120 м3/тн, t = 35-40 0С с узла для дозирования розлива поступает через входные задвижки на первую ступень сепарации, которая состоит из НГС-1, НГС-2 где осуществляется основной отбор газа и автоматическое поддержание уровня. Из нефтегазосепараторов НГС-1, НГС-2 отгазированная жидкость подается на отстойники ОГ-1, ОГ-2, где происходит отбор подтоварной воды. В отстойниках автоматически поддерживается необходимый раздел фаз нефть-вода и давления. При помощи регулирующих клапанов отделившаяся вода сбрасывается на узел учета воды (УУВ).

Нефтяной поток с отстойников поступает на буферные емкости БС-1, БС-2 где осуществляется дополнительный отбор газа, далее на прием насосов Н- 3, 4 и через узел учета нефти (УУН) подается на КСП-9.

Отделившийся в процессе сепарации попутный газ из узла предварительной очистки газа (ТУПОГ) нефтяного сепаратора с первой ступени сепарации поступает в газовые сепараторы ГС-1, ГС-2, где при давлении 0,58-0,6 МПа происходит очистка от капель жидкости и примесей, далее через регулирующий клапан и узел учета газа (УУГ) подается в газопровод на ГПЗ, и при аварийном случае сбрасывается на факел. Параметры потока газа: давление до 0,7 МПа, температура 5-200С, расход 7500 м3/ч.

Подтоварная вода поступает на отстойники ОГ-1, ОГ-2 заданные уровни поддерживаются автоматически регулирующими клапанами. Нефть с отстойников насосом откачивается в трубопровод уловленной нефти. Вода с отстойников поступает на буферные емкости БС-1, БС-2, далее на два насоса, осуществляющих давления нефти, пройдя через УУН, поступает на выход ДНС. Параметры нефти на выходе: давление 2-2,5 МПа, температура 5-300 С, расход 6000-8000 м3/сут. Максимальная производительность станции 1000 м3/сут по нефти.

Затем разгазированная нефть с обводненностью до 5% по нефтепроводу поступает в сырьевые резервуары РВС-5000 м3 (РВС-1,2), где измеряется уровень воды.

Из резервуаров РВС-3, РВС-4 по нефтепроводу поступает на прием насосного агрегата, после чего подается в напорный нефтепровод. По напорному нефтепроводу нефть направляется на БС-1, БС-2, КСП-9 для окончательной подготовки.

Для предохранения нефтегазосепараторов НГС-1, НГС-2, газосепараторов ГС-1, ГС-2 и буферных емкостей БС-1, БС-2 от разрушения и поддержания заданных технологических параметров установлены регулирующие клапана.

Пластовая вода из отстойников ОГ-1, ОГ-2 по уровню, давлением 0,15 - 0,25 МПа сбрасывается в резервуар водоподготовки РВС-5000 м3 (РВС-1, 2) для частичного отделения уловленной нефти. Из резервуаров РВС-1, РВС-2 вода с содержанием нефтепродуктов, по водоводу под давлением подается на прием насосных агрегатов Н-1, 2 и откачивается в систему поддержания пластового давления (ППД) на КНС-17[1].

В таблице 1.1 приведены характеристики сырья, установленные в сепараторах первой ступени

Таблица 1.1 - Характеристики сырья

Наименование	Значения
Максимальный расход	Fmax = 100 м3/ч (0,028 м3/с)
Температура до исполнительного устройство	T = 350 C
Плотность	с = 990 кг/м3
Кинематическая вязкость	х = 3,5 ? 10-4 м2/с
Перепад давлений на исполнительном устройстве при максимальном расходе	Рmin = 1,7 • 105 Па

Система имеет возможность расширения, в шкафу контроллера предусмотрено место для дополнительного шасси на 4 слота.

1.3 Информационное обеспечение технологического процесса

Объем отображаемой оперативной информации с технологического объекта приводится в алгоритм-задании аппаратно-программного обеспечения и отражается на мнемосхемах, таблицах предысторий, моточасов и отчетных форм.

Информация, поступающая в контроллер делится на:

1) поступающую непрерывно - нормированные аналоговые сигналы и импульсы со счетчика нефти;

2) поступающую по запросу - данные о расходе газа, воды, об уровне взлива в РВС, НГС, ОГ, ГС и БЕ;

3) поступающую при изменении состояния объекта - «вкл/откл», предельный уровень.

Изменение состояния объекта и предупредительные сигналы «вкл/откл» фиксируются по времени наступления события, а также регистрируется время состояния объекта в одном из фиксированных состояний.

В системе предусмотрены программные и аппаратные средства защиты от неквалифицированных действий персонала, способных привести к нарушениям технологического режима. Обслуживание оборудования должно осуществляться квалифицированным персоналом, знакомым с правилами техники безопасности, изучившим руководства по эксплуатации данного оборудования и прошедшим необходимый инструктаж.

Оперативный персонал также имеет возможность непрерывно контролировать технологический процесс по показаниям вторичных приборов, установленных на щитах в операторной.

Кроме этого контроллер в совокупности с ПЭВМ обеспечивает ведение журнала предыстории событий, трендов основных параметров, таблицу моточасов насосных агрегатов и формировать необходимые отчетные формы.

Главной задачей установки ДНС-17 является подготовка и перекачка нефти на КСП-9, подготовка и сдача газа на ГПЗ, подготовка подтоварной, производственно-ливневых вод с целью их утилизации на КНС-17 [1].

1.4 Техническое обеспечение

Для осуществления автоматического сбора и контроля на технологическом оборудовании устанавливаются датчики технологических параметров.

Информация о значении параметра отображается на мониторе ПЭВМ в операторной ППН. На верхний уровень (контроллер) информации поступает как от датчиков, так и от ПЭВМ.

Для обеспечения выходных искробезопасных цепей уровня, в комплекте с датчиками давления используются барьер искрозащиты, которые устанавливаются на DIN-рейке в шкафу контроллера.

Вычисление расхода воды производится вторичным измерительным преобразователем и сохраняет данные за последний час, сутки, месяц. Вторичный измерительный преобразователь размещается в операторной. На запрос контроллера по цифровому каналу RS 485 осуществляется передача текущей и накопленной информации на контроллер.

Значение измеряемого параметра - давление подтоварной/пресной воды в виде аналогового сигнала 4-20 мА поступают непосредственно на входной модуль контроллера.

В товарном парке на РВС устанавливаются: датчики предельного уровня.

Индикация уровня и уровня раздела сред в РВС обеспечивается контроллером микропроцессорным SLC-500, имеющим маркировку взрывозащиты «IExibIIB» в операторной ППН. На запрос контроллера по цифровому каналу RS485 осуществляется передача текущей и накопленной информации на контроллер.

Предельное значение уровня в РВС сигнализируется световым индикатором на ПЭВМ в операторной ППН. С выхода сигналы поступают непосредственно на входной клеммник контроллера.

На технологических емкостях (НГС/ОГ/БС/ГС) 1-го и 2-го технологических потоков устанавливаются:

1) датчики уровня и раздела сред ультразвуковые;

2) датчики уровня ультразвуковые;

3) датчики предельного уровня;

4) датчики избыточного давления с исполнением по взрывозащите «искробезопасная электрическая цепь» с выходным аналоговым сигналом 4-20 мА «Метран-100-ДИ-1,6мПа».

Индикация уровня и уровня раздела сред в емкостях технологических потоков обеспечивается контроллером микропроцессорным SLC-500, на щите в операторной ППН. Кроме этого контроллер микропроцессорный SLC-500 показывает значение давления в ГС. На запрос контроллера по цифровому каналу RS485 осуществляется передача текущей и накопленной информации на контроллер [1].

Микропроцессор SLC-500 также осуществляет регулирование уровня в НГС и ОГ. Аналоговый сигнал SLC-500 подается на электропневмопреобразователь (ЭПП), а ЭПП преобразуя аналоговый сигнал в пневматический, управляет пневматическим исполнительным механизмом. Установки и параметры регулирования устанавливаются на контроллере микропроцессорным SLC-500, являющимся локальным регулятором.

Регулирование давления в ГС осуществляет микропроцессор SLC-500. Аналоговый сигнал с выхода микропроцессор SLC-500 подается на электропневмопреобразователь, преобразуя аналоговый сигнал в пневматический, управляет пневматическим исполнительным механизмом. Установки и параметры регулирования устанавливаются на контроллере микропроцессор SLC-500 являющимся локальным регулятором.

Сигналы состояния насосных агрегатов «ВКЛ», снимаются со свободных контактов реле существующей релейной схемы аварийной сигнализации, в операторной ППН в соответствии с таблицей 1.1

Таблица 1.1 - Сигналы состояния насосных агрегатов

Наименование параметра	Состояние насосного агрегата	№ реле	Месторасположение реле
НВП-1	«ВКЛ»	Сущ. реле	Операторная ППН
НВП-2	«ВКЛ»,	Сущ. реле	Операторная ППН
НВП-3	«ВКЛ»	Сущ. реле	Операторная ППН
НВП-4	«ВКЛ»	Сущ. реле	Операторная ППН
НВП-5	«ВКЛ»	Сущ. реле	Операторная ППН
НВП-6	«ВКЛ»	Сущ. реле	Операторная ППН
НПВ-1	«ВКЛ»	Сущ. реле	Операторная ППН
НПВ-2	«ВКЛ»	Сущ. реле	Операторная ППН
НПВ-3	«ВКЛ»	Сущ. реле	Операторная ППН
НПВ-4	«ВКЛ»	Сущ. реле	Операторная ППН

Для организации сбора технологической информации используется промышленной контроллер SLC 500 фирмы ALLEN BRADLEY.

Все вышеперечисленные нормированные аналоговые сигналы поступают на модули аналоговых входов 1746-NI8 контроллера.

Дискретные сигналы «вкл/откл» насосных агрегатов, дискретные сигналы предельного уровня в РВС, НГС, ОГ, БС, ГС поступают на модуль цифровых входов микропроцессора SLC-500 контроллера, а импульсные сигналы расхода нефти на УУН поступают на модуль цифровых входов 1746-IB32.

Расчетные параметры:

1) расход подтоварной воды;

2) расход нефти (НОРД-И2У);

3) уровня взлива в технологических резервуарах (микропроцессор SLC-500);

4) уровня взлива в РВС (микропроцессор SLC-500),

передаются по цифровому каналу (протокол обмена RS485) на модуль BASIC (Port2) контроллера[1].

2 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА

2.1 Функционирование системы

Проектируемая система предназначена для выполнения следующих основных функций:

1) управление технологическим процессом;

2) информационные функции;

3) осуществление автоматического сбора и хранения различных учетных параметров, их просмотр и статическую обработку;

4) отображение текущего значения технологических параметров;

5) передача оперативных данных на промышленный контроллер.

Система обеспечивает выполнение следующих функций управления:

1) дискретное (логическое) управление;

2) технологические блокировки;

3) дистанционное управление с рабочих мест операторов.

Функции управляющего контроллера:

1) сбор и обработка аналоговых параметров: температур, давлений, расхода;

2) сбор и обработка цифровых сигналов состояний оборудования, аварий, предупредительных сигналов;

3) выполнение команд оператора для дистанционного управления оборудованием;

4) автоматическое управление насосными агрегатами, электроприводными задвижками, клапанами, вентиляторами в соответствии с заданными алгоритмами;

5) противоаварийная защита насосных агрегатов: аварийный останов с фиксацией времени и всех технологических параметров на момент останова: температуры подшипников, давления на приеме и выкиде, давления масла;

6) фиксация изменений состояния технологического оборудования;

7) включение аварийной и предаварийной звуковой сигнализации;

8) автоматическое поддержание уровня жидкости и давлений в емкостях;

9) формирование 2-х часовых замеров по воде, нефти, газу;

10) формирование отчета по моточасам;

11) формирование режимного листа ДНС.

Функции операторского интерфейса:

1) непрерывный круглосуточный обмен данными с контроллерами;

2) визуализация параметров технологического процесса и оборудования в реальном масштабе времени через мнемосхемы и таблицы;

3) дистанционное управление насосными агрегатами, задвижками, клапанами и вентиляторами;

4) оперативное изменение оператором без привлечения разработчика и остановки управляющего контроллера параметров датчиков: типа, диапазона измерений, времени фильтрации сигналов, аварийных и предаварийных установок;

5) обработка полученной информации, формирование таблиц замеров, режимного листа, предыстории событий, трендов по всем аналоговым датчикам;

6) печать отчетных документов.

Сервер базы данных предоставляет информацию клиентским местам для просмотра в реальном масштабе времени мнемосхем, таблиц, трендов, режимного листа ДНС [1].

2.2 Структура системы

АСУ ТП ДНС представляет собой трехуровневую структуру управления:

1)первый уровень реализован на базе современных промышленных контроллеров SLC 500 фирмы Allen-Bradley, выполняющих функции сбора данных и автоматизированного управления технологическим процессом, и панелей оператора PanelView, устанавливаемых непосредственно в блоках насосных агрегатов, позволяющих контролировать работу системы и управлять оборудованием «по месту»;

2) второй уровень реализован на базе персональной ЭВМ с операционной системой Windows NT4 Server и представляет собой рабочее место оператора ДНС, разработанное на основе пакета RSView32 компании Rockwell Software. Предусматривается также вторая ЭВМ, находящаяся в холодном резерве, и используемая для работы с отчетами. Управляющие контроллеры SLC, панели оператора PanelView и персональные ЭВМ связаны между собой промышленной сетью DH+, имеющей выход в корпоративную сеть предприятия. Персональная ЭВМ осуществляет постоянную репликацию данных на третий уровень;

3) третий уровень представляет собой сервер базы данных ORACLE, доступ к которому осуществляется через рабочие места, которые могут располагаться повсюду, где есть доступ к корпоративной сети. Защита от несанкционированного доступа обеспечивается путем присвоения паролей пользователям [1].

2.3 Обоснование комплекса технических средств нижнего уровня

Система управления технологическими процессами должна обеспечивать надежное функционирование всех систем в полуавтоматическом режиме.

Комплекс технических средств (КТС) управления технологическими процессами ДНС-17 строится по двухуровневому иерархическому принципу с централизованной обработкой информации и включает в себя:

1) уровень технологического объекта.

Система управления нижнего уровня включает в себя средства и системы локальной автоматики: приборы для местного показания значений параметров, датчики, первичные преобразователи с унифицированными выходными сигналами, вторичная аппаратура, программируемый логический контроллер (ПЛК) SLC 5/04.

2) уровень пульта оператора.

В состав пульта оператора входят: рабочие станции управления на базе персонального компьютера (ПК), КТХ - карты, установленные непосредственно в системный блок ПК, предназначенной для связи ПК с контроллером.

Пульт оператора устанавливается в главной операторной. Контроллеры, обслуживающие первичные датчики и исполнительные механизмы ДНС-17 устанавливаются в блоке автоматики.

Система обеспечивает непрерывное круглосуточное ведение технологического режима. При любых неисправностях, а также при переходе на резервное питание, исключает самопроизвольное включение или отключение оборудования, закрытие или открытие исполнительных устройств системы управления. Система обеспечивает самодиагностику технических и программных средств в режиме нормальной работы.

Восстановление средств системы в случае отказа должно производиться путем замены отказавших аппаратных и программных модулей на исправные. Среднее время восстановления системы должно быть не более 1 часа (без учета времени доставки).

Все применяемые в дипломном проекте датчики, преобразователи, исполнительные механизмы выполнены только электрическими и имеют требуемые виды климатического исполнения и взрывозащиты, применяемые датчики и измерительные преобразователи имеют унифицированные выходные сигналы с одним из следующих параметров:

1) аналоговые (токовые 4...20 мА) для контроля и регулирования режимных параметров;

2) дискретные типа «сухой контакт» для сигнализации предельных значений технологических параметров.

Все блочно-модульные комплектные технологические установки оснащаются средствами контроля и автоматики [1].

Термометр сопротивления медный ТСМ-50М

Техническая характеристика датчика ТСМ-50М приведена в таблице 2.1 [2], [6].

Таблица 2.1 - Техническая характеристика датчика ТСМ-50М

Технические характеристики	Значение
назначение	для точного измерения температуры различных объектов и может быть рекомендован для использования как в технике, так и в быту
принцип действия	Прибор опрашивает датчик три раза в секунду
диапазон измеряемых температур	100...+199,9оС
датчик температуры	ТСМ-50М
схема включения датчика	4-х проводная
основная погрешность измерения	±0,1 оС
напряжение питания	220В
потребляемая мощность	3 Вт
температура воздуха окружающего корпус прибора	+5...45оС
габариты корпуса	89х70х65 мм

Сигнализаторы уровня ультразвуковые УЗС-500

Техническая характеристика датчика УЗС-500 приведена в таблице 2.2 [5].

Таблица 2.2 - Техническая характеристика датчика УЗС-500

Технические характеристики	Значение
назначение	для контроля одного или двух предельных положений уровня жидких некипящих сред в различных технологических резервуарах и хранилищах в стационарных и корабельных условиях
принцип действия	основан на использовании метода импульсного зондирования ультразвуком с временной и частотной селекцией, который заключается в сравнении времени прохождения ультразвукового сигнала через рабочий зазор датчика, заполненный контролируемой средой, с вырабатываемым в самом сигнализаторе временным интервалом
состоит	из чувствительного элемента, узла крепления и электронного блока. На корпусе расположен наружный винт заземления и клеммные колодки
в состав входит	1) 1 на 1 точку, 2 на 1 точку или 1 на 2 точки контроля акустического датчика; 2) блок вторичного преобразователя; 3) блок питания (аккумулятор или солнечная батарея) может входить в состав вторичного преобразователя; 4) линии связи между ними

Микропроцессорный преобразователь уровня Сапфир-22ДУ

Техническая характеристика преобразователя Сапфир-22ДУ приведена в таблице 2.3 [5].

Таблица 2.3 - Техническая характеристика преобразователя Сапфир-22ДУ

Технические характеристики	Значение
назначения	для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности
принцип действия	преобразователи обеспечивают непрерывное преобразование в унифицированный токовый аналоговый и/или цифровой на базе HART-протокола выходной сигнал дистанционной передачи измеряемых параметров уровня жидкости
основные преимущества	1) высокая температурная стабильность; 2)автоматическая коррекция по температуре; 3) Сапфир-22ДУ (HART) легко интегрируются в цифровые АСУ ТП, а также могут применяться вместо уровнемеров со стандартными токовыми выходными сигналами в существующей аналоговой АСУ предприятия; 4) предусмотрена опция защиты настроек от несанкционированного доступа
плотность контролируемой среды, кг/м3	400…2000
разность плотностей при контроле уровня границы раздела сред, кг/м3	50…400 (при плотности нижней фазы 910-1000)
пределы изменения токовых выходных сигналов, мА	0-5; 4-20 - Сапфир-22МП-ДУ; 4-20 - Сапфир-22МП-Ех
допустимая основная погрешность, %	1,0; 0,5; 0,25
температура контролируемой среды, °С	50-120

Преобразователи давления (уровня) Метран-100ДИ

Техническая характеристика датчика давления Метран-100ДИ приведена в таблице 2.4 [3], [7].

Таблица 2.4 - Техническая характеристика датчика Метран-100ДИ

Технические характеристики	Значение
назначения	для измерения любых видов давления: абсолютного, избыточного, разрежения, давления - разрежения, разности давлений
принцип действия	основан на использовании пьезорезистивного эффекта
рабочая среда	жидкость, газ, пар (для датчиков уровня только жидкости)
выходной сигнал, мА	4-20 (2-проводная линия связи); 0-20 или 0-5 (4-проводная линия связи); для датчиков, поддерживающих HART-протокол - токовая петля 4-20 с наложенным цифровым сигналом на базе стандарта HART
перегрузка	до 12% от Pmax датчика; датчики ДД выдерживают одностороннюю перегрузку статическим рабочим давлением
атмосферное давление, кПа	84…106,7
диапазон температур окружающей среды, °С	-40 … +70 - для климатического исполнения ; -50 … +70 - специальная опция;
степень защиты от пыли и воды	IP50
смещение нуля калиброванного диапазона измерений	до 96% от максимального
перенастройка диапазонов измерений в пределах одной модели датчика	верхнего предела измерений датчика Pmax; до 25:1
диапазон измерений давления, МПа	мин. 0-0,04 макс. 0-100

Манометры, вакуумметры сигнализирующие - ДМ 2005Сг

Техническая характеристика датчика-давления ДМ 2005Сг приведена в таблице 2.5 [3].

Таблица 2.5 - Техническая характеристика датчика-давления ДМ 2005Сг

Технические характеристики	Значение
назначения	для измерения давления неагрессивных, некристаллизующихся жидкостей, пара, газа в т.ч. кислорода и управления внешними электрическими цепями от сигнализирующего устройства прямого действия путем включения и выключения контактов в схемах сигнализации, автоматики и блокировки технологических процессов
диапазон показаний, кгс/см2	от 0 до 1600
класс точности	1,5
степень защиты	IP53, IP40
диапазон температуры, 0С	от -50 до +60
параметры сигнализирующего устройства:
напряжение внешних коммутируемых цепей, не более, В	постоянного тока - 220 переменного тока - 380
отклонение напряжения от номинала, %	от +10 до -15
коммутируемый ток, не более, А	1
частота переменного тока, Гц	50+1
разрывная мощность контактов, не более:
со скользящими контактами	постоянного тока, Вт: 10;
с магнитным поджатием контактов	постоянного тока, Вт: 30 переменного тока, ВА: 50
число срабатываний	200000
предел допускаемой основной погрешности срабатывания сигнализирующего устройства, %:
скользящий контакт	± 2,5
с магнитным поджатием	± 6
диаметр корпуса, мм	160
материал	алюминий, сталь
штуцер	радиальный
масса, кг	1,6

Датчики моделей Метран-100-Ех-ДД

Техническая характеристика датчика Метран-100-Ех-ДД приведена в таблице 2.6 [3], [7].

Таблица 2.6 - Техническая характеристика датчика Метран-100-Ех-ДД

Технические характеристики	Значение
особенность	датчики оборудованы устройством, позволяющим перенастраивать их на любой из пределов измерений для данной модели
основные преимущества датчиков	1) высокая точность преобразования; 2) повышенная виброустойчивость; 3) стойкость к вибрации и гидроударам
верхний предел измерения датчика, Мпа	1,6…10
предел допускаемой основной приведенной погрешности, %	0,25; 0,5
выходной сигнал, мА	4-20
температура окружающего воздуха, °С	-30...50

УЭРВ-1М

Техническая характеристика устройства УЭРВ-1М приведена в таблице 2.7 [21].

Таблица 2.7 - Техническая характеристика устройства УЭРВ-1М

Технические характеристики	Значение
назначение	предназначено для поддержания на заданном уровне параметров (давления, расхода, температуры, уровня раздела фаз и др.) различных технологических процессов на установках подготовки нефти, сборных пунктах, товарных парках, объектах внутрипромыслового транспорта нефти и газа, насосных станциях.
принцип действия	Регулирование параметров осуществляется путем автоматического открытия и закрытия регулирующих органов устройства по сигналам управляющих устройств.
номинальное усилие на штоке, Н (кгс)	6300 (630)
номинальное усилие на штоке, Н (кгс)	± 4
электропитание:
род тока переменный напряжение, В 380 частота, Гц 50 потребляемая мощность, Вт, не боле	переменный 380 50 100
средний срок службы, Тс, лет, не менее	8
диапазон рабочих температур, °С	от -50 до +50
диаметр условного прохода, ДУ, мм	50; 80; 100; 150; 200
коэффициент пропускной способности, Кv, т/ч	63; 160; 250; 630; 1000
полный ход штока, мм	25; 40; 60; 100

Датчики расхода нефти типа НОРД

Техническая характеристика преобразователя НОРД-И2У-02 приведена в таблице 2.8 [4].

Таблица 2.8 - Техническая характеристика преобразователя НОРД-И2У-02

Технические характеристики	Значение
назначение	для вычисления объема жидкости на узлах учета нефти в составе турбинных счетчиков типа НОРД, объема чистой нефти на узлах учета в составе счетчиков расходомеров и датчиков расхода влажности с частотным выходом; расхода жидкости и влажности нефти
выходные токовые сигналы	от 4 до 20 мА
относительная погрешность	преобразования входных частотных сигналов в диапазоне от 16 до 5000 Гц и входных сигналов в диапазоне от 4 до 200
потребляемая мощность, не более, А	30
предел относительной погрешности, в комплекте с блоком «VEGA-03» в диапазоне расхода (20 - 100)% от максимального, в диапазоне вязкости (1-100) Х 10-6 м2/с:
длина линии связи между блоком обработки данных и датчиком магнитоиндукционным, не более, м	1000
вырез окна в щите для установки блока электронного НОРД-Э3М (V исполнения), мм	135х189х123

Влагомер ВСН-1 сырой нефти

Техническая характеристика влагомера ВСН-1 приведена в таблице 2.9 [19].

Таблица 2.9 - Техническая характеристика влагомера ВСН-1

Технические характеристики	Значение
Назначение	измеряет мгновенные значения влажности; рассчитывает среднюю влажность и количество сырой нефти пропорционально расходу контролируемой жидкости за заданный временной интервал; выдает сигнал о достижении предельной влажности
Принцип действия	информация о средней влажности и объеме чистой нефти по запросу пользователя может передаваться на систему телемеханики и самопишущий прибор
диапазон измерения влажности нефти, объемная доля, %	0…100
предел основной абсолютной погрешности, объемная доля, % в поддиапазонах:
от 0 до 60	± 2,5
свыше 60 до 100	± 4,0
диапазон температур, 0С	от +5 до +60
плотность, вязкость, содержание парафина, смол, солей	не ограничивается
рабочее давление, Мпа, не более	4,0

Корунд-20И

Техническая характеристика прибора Корунд-20И приведена в таблице 2.10 [17].

Таблица 2.10 - Техническая характеристика прибора Корунд-20И

Технические характеристики	Значение
назначение	для обнаружения пожара на взрывоопасных объектах и позволяет организовать до 20 шлейфов с видом взрывозащиты “искробезопасная электрическая цепь”, а также для адресного управления средствами пожарной автоматики по 20 выходам
принцип действия	прибор обеспечивает прием извещения ”пожар” от пожарных извещателей, контроль и индикацию состояния шлейфов с формированием при неисправности сигнала ”тревога”, передачу сигналов на пульт централизованного наблюдения путем переключения контакта
отличительные особенности	световая индикация в каждом шлейфе: включение шлейфа, поступление извещения “пожар”, вида неисправности шлейфа “КЗ”, “обрыв”; 2) защита от ложных срабатываний пожарных извещателей; 3) подсчет принятых извещений “пожар” встроенным счетчиком; 4) возможность управления средствами пожарной автоматики как автоматически, так и вручную
напряжение питания от сети переменного тока частотой	(50± 1 Гц) 187-242 В
от резервного источники постоянного тока	21 - 27 В
Мощность, потребляемая от сети	не более 45 ВА
Ток, потребляемый от резервного источника	Не более 0,5 А
Ток, потребляемый извещателями в шлейфе	Не более 4 мА

ПБР-3А

Управление задвижками с электроприводом типа МЭП-6300 осуществляется с помощью реверсивных бесконтактных пускателей типа ПБР-3А.

Техническая характеристика прибора ПБР-3А приведена в таблице 2.11 [11].

Таблица 2.11 - Техническая характеристика прибора ПБР-3А

Технические характеристики	Значение
назначение	для бесконтактного управления электрическими исполнительными механизмами, в приводе которых используется трехфазные электродвигатели
температура окружающей среды	от 5 до 50 єС
относительная влажность	от 30 до 80 %
вибрация с частотой	до 25 Гц и амплитудой до 0.1 мм
магнитные поля	до 50 Гц с напряженностью до 400 А/м
питание	380(+38/-57) V, (501) Гц
максимальный коммутируемый ток	3 А
масса пускателя	3.5 кг

Neles Finetrol

Техническая характеристика регулирующего клапана Neles Finetrol приведена в таблице 2.12 [1].

Таблица 2.12 - Техническая характеристика клапана Neles Finetrol

Технические характеристики	Значение
назначение	для регулирования потоков жидкостей и газов, таких как сырая нефть, горячий нефтяной остаток, сжиженный газ, а также природный газ, этилен, синтетические газы и пары углеводородов при средних и высоких давлениях
применение	в регулировании потоков пара
позволяет	Увеличить мощность потока без каких-либо модификаций трубопровода
особенности	1) широкий диапазон регулирования; 2) стабильность и высокая точность регулирования; 3) регулирование “тяжелых” сред; 4) герметичность; 5) повышенная безопасность; 6) снижение шума/кавитации; 7) экологичная конструкция

Схема автоматизации представлена в приложении А.

2.5 Описание схемы внешних электрических соединений

На схеме внешних электрических соединений показано подключение первичных датчиков к контроллеру (к модулям ввода/вывода).

На данной схеме внешних электрических соединений используются модули ввода/вывода:

1) аналоговый модуль входа (1746 NI8);

2) аналоговый модуль выхода (1746 NO41).

Входной аналоговый модуль 1746-NI8 содержит 8 аналоговых входных канала, которые настраиваются пользователем как входа по напряжению или по току. Входа аналоговых модулей имеют цифровые фильтры высоких частот, которые гасят электрический шум на входе. Однако, из-за многообразия приложений и окружающих условий, где установлены и работают аналоговые модули, невозможно гарантировать, что весь шум окружающей среды будет отфильтрован. В данном дипломном проекте каналы настроены на датчики имеющие токовый выходной сигнал 4-20 мА. Такой выходной сигнал (4-20 мА) на схеме внешних электрических соединений имеют датчики, расположенные в сепараторе первой ступени С-1, С-2:

1) давления ДМ-2005-Сг-Ех;

2) давления Метран-22-ДИ-Ех;

3) уровень Сапфир-22ДУ-Ex.

На схеме внешних электрических соединений все датчики изображены во взрывобезопасном исполнении (имеющие маркировку Ех). Так как модуль 1746-NI8 не может питать датчики. Для питания датчиков используются блоки питания Метран-602-Ех. Сам блок питания питается от сети переменного тока (~220 В). К блоку питания Метран-602-Ех можно подключить несколько датчиков к разъемам XP. Сигнал с блока питания поступает на соединительную коробку, после которой идет на аналоговые модули ввода/вывода.

На схеме внешних электрических соединений изображен датчик давления Метран-100-ДИ-Ех (давление в сепараторе) и датчик уровня Сапфир-22ДУ (уровень в сепараторе), который используется в контуре регулирования. В качестве регулирующего органа используется регулятор «МЭП-6300». Для управления регулятором, а также для прослеживания его состояния необходимо: один аналоговый вход (% открытия регулирующего клапана), два дискретных входа (состояния регулирующего клапана: открыт или закрыт) и два дискретных выхода (управление: увеличить процент или уменьшить процент открытия).

Сигнал (% открытия регулирующего клапана) на этот модуль 1746-NI8 поступает с БУЭП-1 (блок управления электроприводом), предварительно пройдя через соединительную коробку, установленную в шкафу КИПиА.

Аналоговый выход контроллера 1746-NО41 управляет исполнительным механизмом, предварительно пройдя через блок управления электроприводом БУЭП-1.

Схема внешних электрических соединений приведена в приложении Г.

3 Промышленный контроллер в системе автоматизации

3.1 Программируемый контроллер

Программируемый логический контроллер (ПЛК) - микропроцессорное устройство, архитектура которого ориентирована на решение основных задач АСУ ТП. ПЛК предназначен для работы в распределенной системе управления в реальном времени; в ПЛК работает фиксированный набор рабочих программ, размещенных в запоминающем устройстве контроллера. Программируемый контроллер - это ядро системы автоматизации он производит все математические вычисления и логические действия, необходимые для управления технологическим процессом, формирует управляющие воздействия - выходные сигналы в зависимости от динамики протекания процесса [11].

Программирование контроллера семейства SLC-500 осуществляется на языке лестничной логики Ladder Logic (RSLogix 500) с использованием программного продукта APS (Advanced Programming Software фирмы Rockwell Software Incorporated). Пакет программирования APS совместим с другими системами программирования, и позволяет работать в режимах ON- и OFF-Line, отлаживать программу в динамике, редактировать базы данных, распечатывать программную документацию. Текст программы приведен в приложении М. Программирование контроллера семейства SLC-500 осуществляется на языке лестничной логики Ladder Logic (RSLogix 500) с использованием программного продукта APS (Advanced Programming Software фирмы Rockwell Software Incorporated). Пакет программирования APS совместим с другими системами программирования, и позволяет работать в режимах ON- и OFF-Line, отлаживать программу в динамике, редактировать базы данных, распечатывать программную документацию. Текст программы приведен в приложении М.

Создаваемые программные файлы содержат программы для управления процессом производства. Эти программы пишутся на языке Ladder Logic (лестничная логика).

Программу на языке Ladder Logic принято называть "цикловой", что полностью отвечает принципу её исполнения контроллером. Цикловая логическая программа состоит из набора цепей, в которые помещаются инструкции. Каждая инструкция имеет соответствующий адрес данных, и действие цепи основывается на состоянии составляющих её инструкций.

Биты файла данных, которые адресуют эти инструкции, могут быть либо в состоянии логического нуля (Выкл.), либо логической единицы (Вкл.). Эти состояния битов и определяют состояние инструкции: "верно" или "неверно". Во время работы контроллера, процессор обрабатывает каждую цепь программы, изменяя состояния инструкций согласно логической последовательности цепей. Другими словами, входные инструкции устанавливают условия, при которых процессор переводит выходные инструкции в состояние "верно" или "неверно".

Операционный цикл состоит из таких частей: сканирование входов, сканирование программы, сканирование выходов, связь и служебные действия процессора. В скане входов считывается состояние внешних входных устройств, и файл данных входа обновляется на основе этой информации. В программном скане обновленные значения состояния входных устройств обрабатываются программой пользователя. Процессор выполняет все инструкции (слева на право) в порядке следования цепей (сверху вниз). Биты обновляются соответственно заданным логическим связям по мере продвижения скана по программе, от инструкции к инструкции. Сканы входов и выходов, также как и программный скан являются отдельными независимыми функциями. Таким образом, любые изменения состояния, происшедшие во входных внешних устройствах во время программного скана, не учитываются до следующего опроса входов. Аналогично, изменённые данные, соответствующие внешним выходам, не передаются на выходы до следующего скана.

Используя средства программирования, разработанные для контроллеров, оператор имеет возможность программировать и управлять ими через компьютер, находящийся на диспетчерском пункте, так как промышленный контроллер в данной системе управления объединен в сеть с компьютерами, имеющими доступ к системе [15].

Программируемый логический контроллер, серийно выпускаемые изготовителями, отличаются большим разнообразием модулей: модули дискретных вх/вых; коммуникационные модули, модули аналоговых вх/вых; модули терморегуляторов/модулей ПИД-регуляторов; модули контроля движения и других технических характеристик быстродействие, количество каналов ввода-вывода,уровня напряжения вх/вых).

Учитывая специфику устройств, критерии оценки можно разделить на 3 группы:

1) технические характеристики: количество вх/вых быстродействие; уровни напряжения вх/вых, напряжения изоляции;

2) эксплуатационные характеристики: диапазон рабочих температур; относительная влажность воздуха;

3) потребительская свойства: производительность; надежность; затраты, массы и габариты.

3.2 Обоснование выбора контроллера

Рынок промышленных контроллеров может предложить покупателю широкий спектр всевозможных моделей различных фирм - производителей, как отечественных, так и зарубежных. Анализируя предложение, приходим к тому, что наиболее подходящими по таким параметрам, как функциональные возможности, программное обеспечение и развитая архитектура, являются контроллеры ведущих мировых фирм: Advantech, Siemens, Scada Pack, Allen-Bradley (Rockwell).

Преимущество в цене, но не в качестве имеют отечественные контроллеры. Поэтому в данном проекте использован контроллер серии SLC-500 импортной фирмы Allen-Bradley, , в полной мере отвечающий критерию цена/надежность.

Семейство SLC 500 предлагает широкий выбор модулей дискретного В/В, которые позволяют строить системы управления с минимальными затратами. Наличие 32-канальных модулей В/В снижает, кроме того, требования к монтажному пространству.

Мощность и гибкость для реализации завершенных решений задач управления, мощный набор инструкций процессора, развитые инструментальные средства программирования, а также обширные возможности данных продуктов дают нам веские основания для выбора данных продуктов при построении систем автоматизации.

Программируемые контроллеры SLC-500 имеют встроенный порт сети DH-485, обеспечивая тем самым программную поддержку и мониторинг [13].

Отечественные промышленные контроллеры, такие как: Малахит-32 П («Дельта»), Ремиконт и другие имеют более низкую цену в сравнении с зарубежными аналогами, а небольшая географическая удалённость производителя от заказчика облегчает решение вопросов, связанных с доставкой, обслуживанием и консультативной поддержкой.

Таким образом, чем меньше отклонений от технологического режима и аварийных остановок объекта происходит за определённый промежуток времени, тем больше прибыли получает предприятие.

Вторым по важности критерием (по причинам заказчика) является время, необходимое на разработку и внедрение системы автоматизации. По этой причине более подходящими являются контроллеры фирмы Allen Bradley, так как их базовое программное обеспечение (пакет RSLogix500) отличается удобством в написании прикладных программ [11].

Произведем анализ стоимости контроллеров приблизительно равной конфигурации, среди них: MIC 3000 («Advantech», Германия), ScadaPack RS-485 («Control Microsystems Ins», Канада) и SLC-500 (Rockwell Automation, США), данные по стоимости и анализ характеристик аппаратных средств приведены ниже в таблицах 3.1, 3.2, 3.3, 3.4.

Таблица 3.1 - Стоимость контроллера MIC 3000

№ п/п	Код по каталогу	Наименование	Кол.	Цена, $	Стоимость,$
1	PLC-AD-1168	8 cлотный корпус для плат	1	1209	1209
2	PLC-AD-1169	Высокопроизводительный процессорный модуль, 512 Мбайт	1	2249	2249
3	PLC-AD-1170	Процессорный модуоь, до 256 Мбайт	2	115900	231800
Итого:	235258

Таблица 3.2 - Стоимость контроллера ScadaPack RS-485

№ п/п	Код по каталогу	Наименование	Кол.	Цена, $	Стоимость,$
1	P3-1	SADAPack Plus	1	1490	1490
2	5103	источник питания	1	560	560
3	5404	модуль дискретных входов, 16 каналов	16	360	5760
4	5409	модуль дискретных выходов, 8 каналов	32	320	10240
5	5301	модуль аналоговых входов, 8 канала	6	182	1092
Итого:	19142

Таблица 3.3 - Стоимость контроллера SLC-500

№ п/п	Код по каталогу	Наименование	Кол.	Цена, $	Стоимость, $
1	1747-L542C	SLC 5/04 центральный процессор	1	1258,3	1258,3
2	1746-P2	источник питания	1	587,0	587,0
3	1746-A13	шасси на 13 слотов	2	305,6	611,2
4	1746-IB32	модуль дискретных входов, 32 канала	3	301,6	904,8
5	1746-OB32	модуль дискретных выходов, 32 канала	3	355,9	1067,7
6	1746-NI16I	модуль аналоговых входов, 16 каналов	2	222,8	445,6,
7	1746-NR8	модуль аналоговых входов термопар, 8 каналов	3	235,3	705,9
8	1746-NT8	модуль аналоговых входов термопар, 8 каналов	1	250,8	250,8
Итого:	5831,3

Таблица 3.4 - Результаты анализа характеристик аппаратных средств

Показатель	Фирма - производитель
	«Control Microsystems Ins», Канада	«Siemens», Германия	«Rockwell Automation», США
1	2	3	4
Тип процессора	SCADAPack Plus	S7-400	SLC-5/04
Тип монтажа	DIN рейка	Монтажная рейка. 32 модуля в 4 ряда	Шасси на 4, 7, 10, 13 модулей
Выбор модулей	Более 20+встроенные I/O Отсутствуют модули AI 8-канальные, DI 32-канальные, модули ввода/вывода.	Более 30 модулей. Есть спец. Модули	Более 48 модулей. Весь спектр + спец.модули
Источник питания	Один: 5В/1А; 24В/0,5А	3 типа: 4А, 10А, 20А.	4 типа: 210А/5В 0,462,88/24В
Встроенные порты	RS-232, RS-485	MPI/DP	RS-232, DH-485, DH+
Температурный режим	-400 ч 700 С (влажность до 95%)	00 ч 600 С (без точки росы)	00 ч 600 С (неконденсир. Влажность 595%)
Продолжение таблицы 3.4
Средства программирования	RLL, C, ANSI C.	STEP 7, CFCS7, S7-GRAF	RSLogix500, A.I.Series
Память программная/данных	12Кслов/12Кслов	48Кслов	20Кслов/4Кслов

3.3 Выбор проектной конфигурации контроллера

По количеству сигналов, которые необходимо обрабатывать, а также временным характеристикам объекта управления можно сделать вывод, что наиболее выгоден микроконтроллер класса SLC (Small Logical Controller).

Семейство SLC 500 - это развивающееся семейство малых программируемых контроллеров, построенное на двух аппаратных модификациях: фиксированный контроллер с опцией расширения при помощи 2-x слотного шасси, или модульный контроллер до 960 точек в/в. Средства программирования и большинство модулей ввода/вывода совместимы для обеих модификаций.

В дополнение к гибкости конфигурирования программируемые контроллеры SLC 500 имеют встроенный порт сети DH-485, обеспечивая тем самым программную поддержку и мониторинг.

Основные характеристики контроллеров SLC-500:

1) 12 типов процессоров;

2) 4 типа шасси для установки контроллеров на 4, 7,10 и 13 модулей;

3) подключение до 3 шасси к одному процессорному модулю;

4) 6 типов блоков питания, отличающиеся по мощности;

5) более 80 модулей ввода/вывода;

6) время сканирования 1 мс на 1 килослово (для процессоров 5/04 и 5/05 время сканирования 0,9 мс).

Микроконтроллер способен обработать:

1) 96 аналоговых сигналов;

2) 900 дискретных сигналов.

Для реализации данного проекта выберем модульный контроллер серии SLC-500 с процессором SLC 5/03, так как он отвечает требованиям по быстродействию, имеет полный набор команд (в том числе ПИД - инструкции).

SLC 5/03 - процессор с емкостью памяти 8К слов и дополнительными 4К для данных (каталожный номер 1747-L531) с гибкими коммуникационными возможностями и производительностью в 5-10 раз больше, чем у SLC 5/02. Он обеспечивает до 960 точек ввода/вывода, программирование в режиме ONLINE, и переключатель для выбора одного из 3-х режимов функционирования (RUN, PROGRAMM и REMOTE). В состав процессора SLC 5/03 также включен канал RS-232, который обеспечивает асинхронный последовательный коммуникационный интерфейс данных с терминальными устройствами.

Исходя из того, что количество сигналов с учетом сигналов от исполнительных механизмов следующее: 56 дискретных входа, 18 дискретных выходов, 49 аналоговых входа, 11 аналоговых выходов. Следовательно, была произведена следующая компоновка модулей контроллера: 1746-IB32 - 2 шт., 1746-OB16 - 1 шт., 1746-OB8 - 1 шт., 1746-NI8 - 7 шт., 1746-NO4I - 3 шт. Выбор модулей проводился с учетом резерва.

Модули дискретного ввода 1746-IB32 используем для обработки поступающих дискретных сигналов с напряжением 24 Вольт (постоянного тока) типа «сухой контакт», поступающих от сигнализаторов или контактов.