ПСАУ. Практическая работа ПСАУ. 1 Описание технологического процесса ректификации бутадиена

• Название: 1 Описание технологического процесса ректификации бутадиена
• Дата: 14.02.2021
• Размер: 0.49 Mb.
• Имя файла: Практическая работа ПСАУ.docx
• Тип: Реферат; #176281
• страница: 2 из 3

2. Описание комплекса технических средств

2.1. Общие требования к комплексу технических средств

Комплекс технических средств должен удовлетворять следующим основным требованиям:

• 
  высокая надёжность и вероятность безотказной работы;
  
• 
  способность работать круглосуточно непрерывно;
  
• 
  программная и аппаратная совместимость контроллера и рабочей станции;
  
• 
  пыле- и взрывозащищённость всего комплекса технических средств, в особенности это относится к средствам нижнего уровня. Цепи датчиков, преобразователей должны иметь искрозащиту;
  
• 
  достаточное быстродействие системы, позволяющее вести опрос сигналов с датчиков, обработку сигналов, выдачу управляющих воздействий, расчёт оптимальных значений настроек цифровых регуляторов с заданной степенью точности, а также выполнение сервисных и прикладных задач без задержек и без конфликтов между задачами;
  
• 
  возможность расширения системы управления процессом, т.е. должна быть возможность подключения и обработки дополнительных контуров регулирования и контроля.
  

2.2. Описание локальных средств автоматизации

Локальные средства автоматизации включают в себя датчики, преобразователи, исполнительные механизмы. Приборы имеют класс точности и быстродействие, удовлетворяющие целям управления.

Для измерения температуры используются термопреобразователи сопротивления взрывозащищённые ОВЕН ДТС055-50М.В3.60/1-EХ-T6 и ДТС055- Pt100.В3.60/1-EХ-T3 с унифицированным токовым выходным сигналом 0-5 мА и искробезопасными цепями. Диапазон измеряемых температур: -50...150^оС и -50…300^оС соответственно. Степень защиты по стандарту IP65.

Для измерения давления используются измерительные преобразователи избыточного давления взрывозащитные ОВЕН ПД100И-ДИ-0,6-111-0,5-EXIA с выходным унифицированным токовым сигналом 0–5 мА и искробезопасными цепями. Диапазон изменяемого избыточного давления: 0…0,6 МПа. Степень защиты по стандарту IP65.

Для измерения расхода используются вихревые расходомеры ЭМИС Вихрь 200 с выходным унифицированным токовым сигналом 4-20 мА и с искробезопасными цепями. Измеряемые среды: жидкость, газ (в том числе кислород), пар. Диапазон измеряемого расхода: 0…41 т/ч. Степень защиты по стандарту IP67.

Для измерения уровня используются ультразвуковые датчики уровня во взрывозащищенном исполнении МПУ-У01 с выходным унифицированным токовым сигналом 4-20 мА и с искробезопасными цепями. Диапазон изменяемого уровня: 0,25…4 м. Степень защиты по стандарту IP67.

Для измерения состава бутадиена-ректификата используется промышленный газовый хроматограф "Хроматэк Кристалл 7000" с выходным унифицированным токовым сигналом 4-20 мА и с искробезопасными цепями. Предназначен для определения компонентного состава газовых и жидкостных смесей в производственных потоках химических технологий, в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов нефтеперерабатывающих, нефтехимических, газоперерабатывающих и других предприятий. Число подключаемых потоков – до трёх. Количество детекторов: ДТП (по теплопроводности) - до трех, ПИД (Пламенно-ионизационный) – один, ПФД (пламенно-фотометрический) – один Пределы обнаружения детекторов: ДТП – 3*10^-9 г/мл, ПИД – 3*10^-12 г/с по н-углеводородам, ПФД-S – 4*10^-12 г/с. Степень защиты по стандарту IP65.

Так же в системе используются электропневматические преобразователи ЭП-1324 для управления регулирующими пневматическими клапанами, электропневматические преобразователи дискретного действия П1ПР.5 для управления отсечными пневматическими клапанами и частотные преобразователи ОВЕН ПВЧ-203-7К5-В для управления электродвигателями.

В качестве исполнительных устройств используются регулирующие клапаны 25ч30нжМ (НО) с пневматическим мембранным исполнительным механизмом, отсечные клапаны типа 23Э7 с входным дискретным сигналом и электродвигатели АИС132М4.

2.3. Описание ОВЕН ПЛК 160

Контроллер предназначен для:

• 
  измерения аналоговых сигналов тока или напряжения и преобразования их к выбранной пользователем физической величине;
  
• 
  измерения дискретных входных сигналов;
  
• 
  управление дискретными (релейными) выходами;
  
• 
  управление аналоговыми выходами;
  
• 
  прием и передачу данных по интерфейсам RS-485, RS-232, Ethernet;
  
• 
  выполнение пользовательской программы по анализу результатов измерения дискретных и аналоговых входов, управления дискретными входами и выходами, передачи и приему данных по интерфейсам RS-485, RS-232, Ethernet.
  

Контроллер может применяться для создания систем автоматизированного управления технологическим оборудованием в энергетике, на транспорте, в том числе железнодорожном, в различных областях промышленности, жилищно-коммунального и сельского хозяйства.

Логика работы контроллера определяется потребителем в процессе программирования контроллера. Программирование осуществляется с помощью программного обеспечения CoDeSys V3.5. При этом поддерживаются все языки программирования, указанные в МЭК 61131-3.

Таблица 2.1: Основные технические характеристики

Параметр	Значение (свойства)
1	2
Потребляемая мощность, Вт, не более	40
Количество дискретных входов	16
Количество релейных выходных каналов	12
Количество аналоговых входов	8
Тип поддерживаемых унифицированных сигналов	Ток от 0 (4) до 20 мА Ток от 0 до 5 мА Напряжение от 0 до 10 В
1	2
Количество аналоговых выходов	4
Количество интерфейсов RS-485 Ethernet 100 Base-T RS-232 RS-232-Debug USB-Device	1 1 1 1 1
Центральный процессор	RISC-процессор на базе ядра ARM-9, 32 разряда, 180 МГц
Объем оперативной памяти (тип памяти)	8 Мб (SDRAM)
Объем энергонезависимой памяти (тип памяти)	4 Мб (DataFlash)
Размер Retain-памяти	не более 16 кб

Контроллеры выпускаются в конструктивном исполнении для крепления на DIN-рейке 35 мм или на щите

2.3.1. Описание модуля аналогового ввода МВ110

Модули предназначены для измерения аналоговых сигналов встроенными аналоговыми входами, преобразования измеренных величин в значение физической величины и последующей передачи этого значения по сети RS-485. Количество аналоговых входов: 2 или 8 в зависимости от конфигурации.

Особенности:

• 
  Индивидуальная конфигурация для каждого входа
  
• 
  Диагностика состояния подключенных аналоговых датчиков
  
• 
  Автоматическое определение протокола
  
• 
  Съемные клеммники с невыпадающими винтами
  
• 
  Универсальное питание (=24 В или

230 В)

Обновление встроенного программного обеспечения по RS-485

Поддержка облачного сервиса OwenCloud (при использовании сетевого шлюза ПМ210)

Прибор выпускается в пластмассовом корпусе, предназначенном для крепления на DIN-рейку шириной 35 мм или на стену.

2.3.2. Описание модуля аналогового вывода МУ110

Модули предназначены для преобразования цифровых сигналов, передаваемых по сети RS-485, в аналоговые сигналы для управления исполнительными механизмами или для передачи сигналов приборам регистрации и самописцам. Количество аналоговых выходов: 6 или 8 в зависимости от конфигурации.

Особенности:

• 
  Диагностика обрыва интерфейсной линии и перевод выходов в безопасное состояние, определенное пользователем
  
• 
  Автоматическое определение протокола
  
• 
  Съемные клеммники с невыпадающими винтами
  
• 
  Обновление встроенного программного обеспечения по RS-485
  
• 
  Поддержка облачного сервиса OwenCloud (при использовании сетевого шлюза ПМ210)
  

Прибор выпускается в пластмассовом корпусе, предназначенном для крепления на DIN-рейку шириной 35 мм или на стену.

2.4. Описание ОВЕН СП310Б

ОВЕН СП3хх – линейка сенсорных панелей оператора. Предназначена для наглядного отображения значений параметров и оперативного управления, а также ведения архива событий или значений. Конфигурирование СП3хх осуществляется в среде «Конфигуратор СП300». Рекомендуется для совместного применения с ОВЕН ПЛК, ПР, ПЧВ, ТРМ.

Линейка сенсорных панелей СП3хх представлена тремя моделями, отличающимися между собой диагональю дисплея (7’’/10’’/15’’). Каждая модель (кроме СП315) выпускается в двух модификациях – базовой (Б) и расширенной (Р). Модификации имеют разные наборы интерфейсов. В базовом варианте семи- и десятидюймовые модели СП307-Б и СП310-Б имеют два последовательных интерфейса RS-485/RS-232 для обмена с ПЛК и порт USB-B для подключения к компьютеру. В расширенных модификациях панелей оператора СП307-Р, СП310-Р и СП315-Р также присутствует Ethernet-порт для обмена данными с контроллером и порт USB для подключения USB-flash-накопителей.

Корпус панелей оператора линейки СП3хх с лицевой стороны защищен от пыли и влаги, степень защиты – IP65. Глянцевая поверхность лицевой стороны легко очищается.

Функциональные особенности операторской панели:

• 
  Загрузка программы через USB кабель
  
• 
  Загрузка программы через USB flash накопитель
  
• 
  Архивирование на USB flash накопитель
  
• 
  Создание скриптов
  
• 
  Построение графиков
  
• 
  Таблицы
  
• 
  Загрузка внешних изображений
  
• 
  Создание анимации
  
• 
  Настройка уровней доступа
  

2.5. Описание рабочей станции

Рабочая станция создана на базе современного офисного компьютера Dell Vostro 3650 и предполагает установку в отдельном помещении, изолированном от технологического цеха. Представленная конфигурация позволяет выполнить любую поставленную задачу.

Таблица 2.2: Основные характеристики рабочей станции

Системный блок Dell Vostro 3650
Процессор	Intel Core i5-6400
Память	4 GB DDR-3
Жесткий диск	1TB SATA-3
Видеопамять	Radeon R9 360 (2 GB)
Интерфейсы	4xUSB 2.0, 2xUSB 3.0, VGA (D-Sub), HDMI, RJ-45, Jack 3.5
Монитор Samsung C27F396FHI
Диагональ	27"
Тип матрицы	TFT *VA
Разрешение	1920x1080 (16:9)
Подключение	VGA, HDMI
Комплект клавиатура + мышь Logitech Wireless Combo MK330
Тип беспроводной связи	радиоканал
Радиус действия беспроводной связи	10 м
Интерфейс подключения	USB
МФУ Kyocera ECOSYS M2040dn
Максимальный формат	A4
Максимальное разрешение для ч/б печати	1200x1200 dpi
Скорость печати	40 стр/мин

3. Описание функциональной схемы автоматизации

3.1. Контроль и регулирование температуры

Контроль температуры поступающей смеси:

Унифицированный токовый сигнал 0-5 мА с термопреобразователя сопротивления взрывозащищённого ОВЕН ДТС055-50М.В3.60/1-EХ-T6 (поз. 1а) поступает на первый вход модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 1), а затем по интерфейсу связи RS-485 на микроконтроллер ПЛК 160 и далее в блок центрального процессора ARM-9. Обработанный центральным процессором сигнал через локальную сеть Ethernet поступает на рабочую станцию. Информация о температуре исходной смеси поступающей в колонну отображается на мониторе рабочей станции и сохраняется на жестком диске.

Регулирование температуры в кубе колонны КР:

В кубе колонны установлен термопреобразователь сопротивления взрывозащищённый ОВЕН ДТС055-50М.В3.60/1-EХ-T6 (поз. 6а), унифицированный токовый сигнал (0-5 мА) с которого поступает на шестой вход модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 1), а затем по интерфейсу связи RS-485 на микроконтроллер ПЛК 160 и далее в блок центрального процессора ARM-9. Обработанный процессором сигнал через локальную сеть Ethernet поступает на рабочую станцию. Информация о температуре в кубе колонны отображается на мониторе рабочей станции и сохраняется на жестком диске. Блок центрального процессора ARM-9 микроконтроллера рассчитывает значение управляющего воздействия с коррекцией по уровню в кубе колонны. Затем управляющий сигнал поступает через первый аналоговый выход контроллера ПЛК 160 на электропневматический преобразователь ЭП-1324 (поз. 6б) и далее на исполнительный механизм – регулирующий пневматический клапан с мембранным исполнительным механизмом 25ч30нжМ НЗ (поз. 6в), установленный на трубопроводе подачи пара в кипятильники К1 и К2.

Регулирование температуры бутадиена на выходе из холодильника КД1 (контур 8а – 8в) осуществляется аналогично регулированию температуры в кубе колонны, но без коррекции. Регулирующий клапан (НО) установлен на трубопроводе подачи рассола в холодильник.

Контроль температурного режима в колонне КР и температуры теплоносителей:

В колонне установлены термопреобразователи сопротивления взрывозащищённые ОВЕН ДТС055-50М.В3.60/1-EХ-T6 (поз. 3а, 4а, 5а) над 73-й тарелкой, над 26-й тарелкой и над 5 тарелкой соответственно. Аналогичный датчик установлен на трубопроводе подачи рассола в дефлегматор ДФ (поз. 7а). На трубопроводе подачи пара в кипятильники К1, К2 установлен термопреобразователь сопротивления ОВЕН ДТС055- Pt100.В3.60/1-EХ-T3 (поз. 2а). Унифицированные токовые сигналы 0-5 мА со всех датчиков поступают на входы модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 1), а затем по интерфейсу связи RS-485 на микроконтроллер ПЛК 160 и далее в блок центрального процессора ARM-9. Центральный процессор обрабатывает полученные сигналы, рассчитывает действительные значения и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию, где значения отображаются на мониторе и сохраняются на жестком диске.

3.2. Контроль и регулирование давления

Контроль давления в кубе колонны и в трубопроводе подачи пара в кипятильники:

Унифицированные токовые сигналы 0-5 мА с измерительных преобразователей избыточного давления взрывозащитных ОВЕН ПД100И-ДИ-0,6-111-0,5-EXIA (поз. 9а, 10а) поступают на первый и второй аналоговые входы микроконтроллера ПЛК 160 и далее в блок центрального процессора ARM-9. Процессор обрабатывает полученные сигналы, рассчитывает действительные значения и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию, где значения отображаются на мониторе и сохраняются на жестком диске.

Регулирование давления верха колонны:

Унифицированный токовый сигнал 0-5 мА с измерительного преобразователя избыточного давления взрывозащитного ОВЕН ПД100И-ДИ-0,6-111-0,5-EXIA (поз. 11а) поступает на третий аналоговый вход микроконтроллера ПЛК 160 и далее в блок центрального процессора ARM-9. Процессор обрабатывает полученные сигналы, рассчитывает действительные значения и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию.. Блок центрального процессора ARM-9 микроконтроллера рассчитывает значение управляющего воздействия. Затем управляющий сигнал через третий аналоговый выход контроллера поступает на электропневматический преобразователь ЭП-1324 (поз. 11б), а с него на исполнительный механизм – регулирующий пневматический клапан с мембранным исполнительным механизмом 25ч30нжМ НО (поз. 11в), установленный на трубопроводе подачи рассола в дефлегматор ДФ.

Регулирование давления азота в ёмкости ЕС (контур 12а – 12в) осуществляется аналогично. Регулирующий клапан установлен на трубопроводе подачи азота в ёмкость. При превышении регламентного значения давления происходит стравливание азота в ёмкость 99ф через регулятор давления прямого действия «До себя» (поз. 13).

3.3. Контроль и регулирование расхода

Стабилизация расхода сырья в колонну КР:

Унифицированный токовый сигнал 4-20 мА вихревого расходомера ЭМИС Вихрь 200 (поз. 14а) идет на пятый аналоговый вход микроконтроллера ПЛК 160 и далее в блок центрального процессора ARM-9. Центральный процессор обрабатывает полученные сигналы, рассчитывает действительные значения и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию, где значения отображаются на мониторе и сохраняются на жестком диске. Блок центрального процессора ARM-9 микроконтроллера рассчитывает значение управляющего воздействия. Затем управляющий сигнал по интерфейсу связи RS-485 поступает на первый выход модуля вывода МУ110.6У, далее на электропневматический преобразователь ЭП-1324 (поз. 14б) и далее на исполнительный механизм – регулирующий пневматический клапан с мембранным исполнительным механизмом 25ч30нжМ НЗ (поз. 14в), установленный на трубопроводе подачи сырья в колонну.

Стабилизация расхода кубового остатка (контур 17а – 17в) и раствора ингибитора (контур 15а – 15в) производится аналогично. Стабилизация расхода флегмы в колонну (контур 16а – 16в) осуществляется с коррекцией по составу дистиллята.

Контроль расхода бутадиена-ректификата в цех 2:

Унифицированный токовый сигнал 4-20 мА с вихревого расходомера ЭМИС Вихрь 200 (поз. 18а) идет на первый вход модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 2), а затем по интерфейсу связи RS-485 на микроконтроллер ПЛК 160 и далее в блок центрального процессора ARM-9. Центральный процессор обрабатывает полученные сигналы, рассчитывает действительные значения и через локальную сеть Ethernet передаёт на рабочую станцию, где значения отображаются на мониторе и сохраняются на жестком диске.

Регулирование соотношения расходов ингибитора и толуола:

Унифицированные токовые сигналы 4-20 мА с вихревых расходомеров ЭМИС Вихрь 200 (поз. 19а, 20а) идут на второй и третий входы модуля аналогового ввода МВ110.8А (комплект 2). Далее сигналы, пропорциональные расходам ингибитора и толуола, поступают через интерфейс связи RS-485 в блок центрального процессора ARM-9 контроллера ПЛК 160, где обрабатываются, рассчитываются действительные значения и формируется управляющее воздействие, выдаваемое на регулирующий клапан 25ч30нжМ НЗ (поз. 19в), позволяющий поддерживать расход толуола и ингибитора в определённом соотношении. Управляющий сигнал с контроллера по интерфейсу связи RS-485 поступает на пятый выход модуля вывода МУ110.6У, через преобразователь ЭП-1324 (поз. 19б) на клапан 25ч30нжМ НЗ (поз. 19в). Информация о текущих расходах ингибитора и толуола также поступает в рабочую станцию через локальную сеть Ethernet, где отображается на мониторе и сохраняется на жёстком диске.