чясячсячс. Дипломная работа тема работы Автоматизация системы управления подготовкой сырья на нефтеперерабатывающем заводе
 Скачать 1.85 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт электронного обучения Направление подготовки (специальность) – 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств Кафедра интегрированных компьютерных систем управления ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Тема работы Автоматизация системы управления подготовкой сырья на нефтеперерабатывающем заводе УДК 665.61-52 Студент Группа ФИО Подпись Дата 3-8Т12 Коваленко Д. Г. Руководитель Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Ассистент каф. ИКСУ Пякилля Б. И. КОНСУЛЬТАНТЫ: По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент каф. МЕН Петухов О. Н. к. э. н. По разделу «Социальная ответственность» Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Профессор каф. ЭБЖ Назаренко О. Б. д. т. н. ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ: Зав. кафедрой ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент каф. ИКСУ Лиепиньш А.В. к. т. н. Томск – 2016 г. 2 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт электронного обучения Направление подготовки (специальность) – 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств Кафедра интегрированных компьютерных систем управления УТВЕРЖДАЮ: Зав. кафедрой ИКСУ _____ _______ Лиепиньш А.В. (Подпись) (Дата) (Ф.И.О.) ЗАДАНИЕ на выполнение выпускной квалификационной работы В форме: дипломной работы (бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации) Студенту: Группа ФИО 3-8Т12 Коваленко Денис Геннадьевич Тема работы: Автоматизация системы управления подготовкой сырья на нефтеперерабатывающем заводе Утверждена приказом директора (дата, номер) Срок сдачи студентом выполненной работы: ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ: Исходные данные к работе (наименование объекта исследования или проектирования; производительность или нагрузка; режим работы (непрерывный, периодический, циклический и т. д.); вид сырья или материал изделия; требования к продукту, изделию или процессу; особые требования к особенностям функционирования (эксплуатации) объекта или изделия в плане безопасности эксплуатации, влияния на окружающую среду, энергозатратам; экономический анализ и т. д.). Объект исследования: производственный цикл подготовки сырья на нефтеперерабатывающем заводе; Режим работы – непрерывный; Объекты процесса: сепаратор топливного газа, трубчатая печь, теплообменник, насосы; Повышенные требования к безопасности объекта. Перечень подлежащих исследованию, проектированию и разработке вопросов (аналитический обзор по литературным источникам с целью выяснения достижений мировой науки техники в рассматриваемой области; постановка задачи исследования, проектирования, конструирования; содержание процедуры исследования, проектирования, конструирования; обсуждение результатов выполненной работы; наименование дополнительных разделов, подлежащих разработке; заключение по работе). АСУ ТП производственного цикла подготовки сырья на НПЗ; Разработка ФСА по ГОСТ 21.208-13; Выбор измерительных средств, контроллеров и исполнительных механизмов; Разработка алгоритмов управления технологическим процессом на НПЗ; Разработка программного обеспечения для ПЛК; Разработка системы визуализации АСУ ТП с использованием SCADA. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей) Схема технологического процесса; Принципиальная схема; Функциональные схемы автоматизации; 3 Схемы внешних проводок; Схемы подключения внешних проводок. Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы (с указанием разделов) Раздел Консультант Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение Петухов Олег Николаевич Социальная ответственность Назаренко Ольга Брониславовна Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном языках: Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной работы по линейному графику Задание выдал руководитель: Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Ассистент каф. ИКСУ Пякилля Борис Иванович Задание принял к исполнению студент: Группа ФИО Подпись Дата 3-8Т12 Коваленко Денис Геннадьевич 4 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт электронного обучения Направление подготовки (специальность) – 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств Кафедра интегрированных компьютерных систем управления Форма представления работы: Бакалаврская работа КАЛЕНДАРНЫЙ РЕЙТИНГ-ПЛАН выполнения выпускной квалификационной работы Срок сдачи студентом выполненной работы: 30.05.16 Дата контроля Название раздела (модуля) / вид работы (исследования) Максимальный балл раздела (модуля) 13.05.16 Основная часть 60 18.05.16 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 20 25.05.16 Социальная ответственность 20 Составил преподаватель: Должность ФИО Учѐная степень, звание Подпись Дата Ассистент каф. ИКСУ Пякилля Борис Иванович СОГЛАСОВАНО: Зав. кафедрой ФИО Учѐная степень, звание Подпись Дата ИКСУ Лиепиньш Андрей Вилнисович 5 Реферат Выпускная квалификационная работа 108 с., 24 рис., 23 табл., 7 источников, 4 прил. Ключевые слова: автоматизированная система управления, программируемый логический контроллер, система визуализации, технологический процесс, алгоритм управления, нефтеперерабатывающий завод. Объектом исследования является производственный цикл подготовки сырья на нефтеперерабатывающем заводе. Цель работы – автоматизация системы управления подготовкой сырья на нефтеперерабатывающем заводе. В процессе исследования проводились анализ и расследование технологического процесса, сравнительный анализ датчиков и исполнительных механизмов, разработка документации, разработка программного обеспечения и системы визуализации технологического процесса. В результате исследования было осуществлено проектирование автоматизированной системы управления; составлена документация в виде функциональных-схем автоматизации, схем внешних проводок и их подключения; разработан алгоритмы управления электрозадвижкой; разработаны мнемосхемы в SCADA системе WinCC; реализованы алгоритмы управления на языке LAD в Simatic Step7. Основные конструктивные, технологические и технико- эксплуатационные характеристики: Область применения: нефтеперерабатывающие заводы и другие объекты нефтегазовой отрасли. Экономическая эффективность/значимость работы: произведен расчет экономических показателей и перспективности внедрения системы, рассчитан экономический эффект, срок окупаемости, коэффициент эффективности. 6 Определения, обозначения, сокращения и нормативные ссылки АС – автоматизированная система; АСУ – автоматизированная система управления; НПЗ – нефтеперерабатывающий завод; ЭВМ – электровычислительная машина; РСУ – распределенная система управления; ПАЗ – противоаварийная защита; ПО – программное обеспечение; КИП – контрольно-измерительные приборы; АРМ – автоматизированные рабочие места; ИБП – источник бесперебойного питания; ШРП – шкафной регуляторный пункт; ЛВС – локальные вычислительные сети; ВК – воздушная компрессорная; ПЛК – программируемые логические контроллеры; ПТС – программно-технические средства; АРМ – автоматизированное рабочее место; SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition. 7 Оглавление Введение ................................................................................................................... 9 1 Техническое задание ....................................................................................... 10 1.1 Назначение и цели создания Системы ..................................................... 10 1.2 Характеристика объекта автоматизации.................................................. 11 1.3 Требования к Системе .............................................................................. 12 1.3.1 Требования к Системе в целом .......................................................... 12 1.3.2 Требования к структуре и функционированию Системы ................. 13 1.3.3 Требования по сохранности информации при авариях .................... 15 1.3.4 Требования к защите от несанкционированного доступа ................ 15 1.3.5 Требования по стандартизации и унификации ................................. 16 1.3.6 Требования к снабжению электроэнергией ....................................... 17 1.4 Требования к задачам, выполняемым Системой..................................... 19 1.5 Требования к видам обеспечения ............................................................. 21 1.5.1 Требования к техническому обеспечению ........................................ 21 1.5.2 Требования к программному обеспечению ....................................... 26 1.5.3 Требования к метрологическому обеспечению ................................ 30 1.5.4 Требования к информационному обеспечению ................................ 30 1.5.5 Требования к математическому обеспечению .................................. 30 2 Описание технологического процесса и технологической схемы производственного объекта ................................................................................... 33 3 Разработка рабочей документации по проектированию .............................. 35 3.1 Разработка структурной схемы ................................................................ 35 3.2 Разработка функциональной схемы автоматизации ............................... 38 3.3 Комплекс аппаратно-технических средств .............................................. 39 3.3.1 Выбор контроллерного оборудования ............................................... 39 3.3.2 Выбор контрольно-измерительной аппаратуры................................ 45 3.3.3 Нормирование погрешности канала измерения ................................ 52 3.3.4 Выбор исполнительных механизмов ................................................. 53 3.4 Разработка схемы внешних проводок ...................................................... 57 4 Разработка алгоритмов управления ............................................................ 58 4.1 Алгоритм управления электрозадвижкой ................................................ 60 4.2 Алгоритм управления насосом ................................................................. 63 4.3 Разработка программно-алгоритмического обеспечения ....................... 67 5 Экранные формы АСУ ТП ............................................................................. 70 5.1 Разработка мнемосхем SCADA-системы ................................................ 70 5.2 Разработка процедур обработки сигналов в SCADA .............................. 72 6 Безопасность и экологичность............................................................................ 74 6.1 Общая характеристика помещения ................................................................. 75 6.2 Вредные и опасные производственные факторы ........................................... 76 6.3 Техника безопасности ...................................................................................... 76 6.4 Производственная санитария........................................................................... 77 6.4.1 Производственный шум ................................................................................ 77 6.4.2 Электромагнитные излучения. ..................................................................... 78 8 6.4.3 Требования к рабочему месту ....................................................................... 79 6.4.4 Микроклимат ................................................................................................. 81 6.4.5 Освещение ..................................................................................................... 82 6.5 Пожарная безопасность ................................................................................... 86 6.6 Охрана окружающей среды ............................................................................. 89 7 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .. 93 7.1 Цели и задачи ............................................................................................ 93 7.2 Организация и планирование комплекса работ ...................................... 94 7.3 Оценка коммерческого и инновационного потенциала инженерных решений ............................................................................................................... 98 7.4 Расчет затрат на перевооружение .......................................................... 100 Заключение ........................................................................................................... 103 Список используемых источников ...................................................................... 104 Приложение А. Структурная схема .................................................................... 105 Приложение Б. Схема технологического процесса ............................................ 106 Приложение В. Функциональная схема автоматизации .................................... 107 Приложение Г. Схема внешних проводок .......................................................... 108 9 Введение Автоматизация технологических процессов является решающим фактором в повышении производительности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, экономии сырья и энергии. Создание средств измерения, контроля и управления оборудованием и техническими процессами характеризуется переходом от решения частных, относительно простых задач автоматизации к созданию на основе микропроцессорной техники, устройств с программным управлением, решающих сложные функциональные задачи контроля и управления при большом объеме перерабатываемой информации. В проекте подробно изучены процессы и аппараты объекта управления, описаны особенности узла, значимые для построения автоматизированной системы управления. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: исследовать техническое задание на автоматизацию объекта; провести технико-коммерческое предложение по оборудованию; разработать необходимую документацию; разработать алгоритмы управления технологическими процессами и программное обеспечение функционирования системы. Для реализации системы автоматизации выбран программно- технический комплекс: контроллер Simatic S7-300, средство его программирования и конфигурирования Step7 и SCADA-пакет WinCC. В этих пакетах разработаны программы управления основными процессами, протекающими на участке. В дипломном проекте также были рассмотрены вопросы охраны окружающей среды и охраны труда. 10 1 Техническое задание 1.1 Назначение и цели создания Системы Основной целью и назначением Системы является обеспечение безопасного и эффективного управления технологическим процессом (ТП) в реальном масштабе времени. Система предназначена: для повышения надежности и качества автоматического регулирования, контроля и управления работой технологических объектов; для снижения потерь продукта и снижения воздействий на окружающую среду; для стабилизации заданных режимов технологического процесса путем контроля значений технологических параметров, визуального представления и выдачи управляющих воздействий на ИМ, как в автоматическом режиме, так и в результате действий оператора-технолога; для предотвращения аварийных ситуаций на технологических объектах путем опроса подключенных к Системе датчиков в автоматическом режиме, анализа измеренных показаний и переключения технологического процесса в безопасное состояние путем выдачи управляющих воздействий на ИМ в автоматическом режиме, или по инициативе оперативного персонала; для архивирования информации с целью последующего использования для анализа и формирования отчетной документации; для достижения высокого уровня стабильности режимов. Основными целями создания Системы управления являются: стабилизация эксплуатационных показателей технологического оборудования и режимных параметров технологических процессов установки; предоставление возможности анализа критических ситуаций (нештатный останов и т.д.) и выявления причины их возникновения; обеспечение устойчивости функционирования объекта; улучшение условий труда технологического и обслуживающего персонала. 11 |