чясячсячс. Дипломная работа тема работы Автоматизация системы управления подготовкой сырья на нефтеперерабатывающем заводе
 Скачать 1.85 Mb.
|
|
1.5.2 Требования к программному обеспечению 1.5.2.1 Требования к программному обеспечению РСУ и ПАЗ Программирование контроллеров должно выполняться на стандартных языках программирования. Прикладное ПО РСУ должно соответствовать стандарту IEC 61131-3. Система должна иметь полный набор аппаратного и программного обеспечения для создания и редактирования аппаратной конфигурации и баз данных системы. При этом должна обеспечиваться возможность загрузки измененных или созданных программ в отдельные узлы при работе системы без нарушения ее работы. 27 ПО системы управления должно обеспечивать выполнение следующих функций: отображение на мнемосхемах АРМ данных о состоянии технологического процесса и оборудования; вычисление переменных, масштабирование, арифметические операции, линеаризация (табличная или полиномами); управление контурами регулирования: ПИД-регулирование, каскадное ПИД-регулирование, регулирование соотношения, двухпозиционное регулирование, выполнение последовательности операций по алгоритму; функции и алгоритмы усовершенствованного управления процессом. Включение в работу вышеуказанных функций должно производиться путем конфигурации, т.е. внесения параметров в экранные формы, без программирования в текстовом виде или на «низком» уровне. Все переменные, получаемые по цифровым каналам, должны быть доступны в прикладных программах и алгоритмах РСУ. В состав ПО включаются все необходимые лицензии на количество конфигурируемых параметров + 20 % резерв. При программировании ПАЗ допускается использование только стандартных методов программирования (например, функциональные логические схемы или релейная многозвенная логическая схема). Программирование в мнемонических символах и на языке высокого уровня не допускается. Настройка уровней срабатывания сигнализации для аналоговых входов, настройка таймеров, конфигурирование нормально открытого/нормально закрытого режима для цифровых входов/выходов, должны осуществляться программно. В системе ПАЗ должны быть предусмотрены средства формирования выходных сигналов тревоги. 28 Сигналы тревоги ПАЗ должны охватывать отказ источников питания, неисправность центрального процессора и т.д. В РСУ должны передаваться только общие сигналы тревоги. В логических схемах реализация функций управления и защит должна быть выполнена на базе логических элементов. В ПАЗ должны формироваться выходные сигналы аварийного отключения электрооборудования, закрытия/открытия запорной и отсечной арматуры. После срабатывания блокировки и возврата параметра в нормальное состояние сброс отображения аварийного параметра на АРМ оператора происходит автоматически. Перезапуск электрооборудования и открытие/закрытие запорной и отсечной арматуры производится оператором. 1.5.2.2 Требования к программному обеспечению АРМ оператора На АРМ оператора должен быть обеспечен вывод на мнемосхемы информации о технологическом процессе и состоянии оборудования в текстовом виде (значения параметров, сообщения) и графическом виде (тренды, анимация, гистограммы и т.д.). Должно быть обеспечено построение трендов с количеством параметров не менее 8 на одном графике. Реализация мнемосхем, организация окон, световая и звуковая сигнализации, иные поведенческие решения будут согласовываться дополнительно. Все надписи и сообщения на мнемосхемах операторов должны быть выполнены на русском языке. Системные и диагностические сообщения, предназначенные для инженера РСУ и ПАЗ, могут выполняться на английском языке. Все станции операторов должны быть взаимозаменяемыми и обеспечивать управление любым блоком технологической установки. С любой станции оператора должен обеспечиваться доступ ко всем данным в системе, включая данные реального времени, исторические данные, тренды, журналы 29 сигнализаций и т.д. Отказ любой станции не должен ограничивать выполняемые системой функции регулирования и мониторинга. В системе должна обеспечиваться возможность получения данных станциями оператора непосредственно от контроллеров, без промежуточных серверов. Время обновления данных на мнемосхемах АРМ операторов должно быть не более одной секунды. 1.5.2.3. Требования к программному обеспечению АРМ инженера РСУ и ПАЗ Обращение ко всем переменным в РСУ и ПАЗ должно выполняться по символьному имени без указания физического адреса. Система должна обладать развитым инструментарием для разработки и конфигурирования мнемосхем и отчетов. РСУ и ПАЗ должна обеспечивать конфигурирование контуров и алгоритмов управления для выполнения различных задач. Редактирование и изменение мнемосхем и алгоритмов управления на действующем оборудовании должно быть обеспечено без останова, перезагрузки или прерывания технологического процесса. Все изменения в РСУ и ПАЗ должны выполняться со станции инженера РСУ и ПАЗ. Все изменения должны выполняться в одном месте и автоматически распространяться на все узлы. Со станции инженера РСУ и ПАЗ должно выполняться резервное копирование и восстановление базы данных системы. Копирование должно выполняться автоматически по расписанию или по требованию. Должна обеспечиваться возможность копирования базы данных на внешний носитель. 1.5.2.4 Требования к программному обеспечению АРМ инженера КИП Программное обеспечение станции инженера КИП должно обеспечивать ведение базы данных приборов, с регистрацией обнаруженных отказов и неисправностей, проведенного технического обслуживания, ремонтов и калибровки. 30 1.5.3 Требования к метрологическому обеспечению Полная приведенная погрешность модулей каналов аналогового ввода без учета первичного прибора (датчика, измерительного преобразователя) не должна превышать ±0,2 %. При расчете погрешности должны учитываться все элементы, входящие в измерительную цепь (модули, барьеры и т.д.). 1.5.4 Требования к информационному обеспечению Для обеспечения правильного восприятия информации и выработки соответствующих навыков у оператора-технолога Система должна предусматривать возможность иерархической организации технологической информации в естественной для технологического персонала форме: установка; технологический блок или участок; единица оборудования; параметр. Система, как в своей базе данных, так и для отображения, должна предусматривать организацию технологических параметров в виде «точек», т.е. полноценных наборов данных по каждому из технологических параметров (измеренное значение, уставки, задание, выход и настроечные параметры регулятора и др. в одной «точке»). Лицензирование системы должно исчисляться по количеству технологических параметров - «точек». Пользовательская информация на экране дисплея и печатающих устройствах должна представляться на русском языке. 1.5.5 Требования к математическому обеспечению Алгоритмы, входящие в состав математического обеспечения Системы, должны обладать полнотой (охватывать всю совокупность технологических процессов и их взаимодействие между собой), четкостью (включать в себя все 31 возможные варианты исхода тех или иных ситуаций) и предусматривать выполнение всех функций системы. В рамках математического обеспечения должны быть разработаны следующие алгоритмы: алгоритмы противоаварийных защит; алгоритмы регулирования параметров технологических процессов; алгоритмы управления исполнительными механизмами; алгоритмы, предотвращающие развитие аварийных ситуаций; алгоритмы расчета технико-экономических показателей работы агрегата. Аварийная ситуация должна быть определена при достижении параметра аварийной границы. В тех случаях, где физический параметр контролируется несколькими датчиками, определение аварийной ситуации должно быть основано на показаниях как минимум двух датчиков (дискретных или аналоговых). Предаварийная ситуация – достижение переменной по аналоговому сигналу технологической границы или появление соответствующего дискретного сигнала – должна предусматривать только сообщение оператору без автоматического управления исполнительными механизмами. Алгоритмы противоаварийных защит должны представлять собой последовательность воздействий на исполнительные механизмы с контролем за их выполнением в автоматическом режиме для предотвращения возникновения аварии. Алгоритмы регулирования технологических параметров должны обеспечивать оптимальные режимы работы агрегата. Алгоритмы, предотвращающие развитие аварийных ситуаций, должны представлять собой последовательность действий управления исполнительными механизмами, изменение параметров ведения технологического процесса и т.д. с целью стабилизации работы агрегата в 32 случае нарушения нормального технологического режима, но параметры не достигли аварийных значений. В алгоритмах также должно быть предусмотрено автоматическое включение резерва технологического оборудования (там, где это требуется). При разработке математического обеспечения должны быть учтены процедуры диагностики программных и технических средств системы управления. 33 2 Описание технологического процесса и технологической схемы производственного объекта Сырьѐ для окислительной колонны поз. К-1 из резервуаров поз. Е-1, Е-2 по линии № 1 подаѐтся насосами поз. Н-1, Н-2, Н-3 по линии № 2 в трубное пространство теплообменника поз. Т-1 и далее по линии № 4 в колонну поз. К- 1 (второй поток). Битум из окислительной колонны поз. К-1 по линии № 3 насосами поз. Н-1, Н-2, Н-3 откачивается по линии № 5 через погружной теплообменник поз. Т-3 в ѐмкости готовой продукции поз. Е-4÷14. Для осуществления процесса окисления сырья в низ колонны поз. К-1 через распределительное устройство подаѐтся технологический воздух от воздушной компрессорной (ВК). Расход поступающего воздуха в окислительную колонну поз. К-1 производится регулятором расхода поз. FIRC- 1, установленным непосредственно на линии воздуха в колонну. Для нагрева сырья перед подачей его в окислительную колонну поз. К-1 используется трубчатая печь поз. П-1 шатрового типа односкатная. Печь состоит из радиантных и конвекционных камер, разделенных между собой перевальной стенкой. В период пуска сырьѐ поступает через трубчатую печь поз. П-1 по первому потоку в окислительные колонны поз. К-1 с температурой не более 265°С. За контролем температуры сырья на выходе из печи поз.П-1 установлен прибор поз. TIRA-1 с выносом показаний на щит операторной. При достижении температуры сырья на выходе из печи поз. П-1 270°С, срабатывает световая и звуковая сигнализация. После вывода колонн на нормальный режим подача сырьевой смеси осуществляется по второму потоку через теплообменники поз. Т-1, Т-2. При работе окислительной колонны поз. К-1 подбор режима окисления для получения необходимой марки битума осуществляется путем изменения расхода сырья по первому, второму потокам и технологического воздуха, а также изменением качества поступающего сырья. 34 В период работы колонны поз. К-1 технологической схемой предусмотрена возможность подачи сырья на окисление по второму потоку через любой из теплообменников поз. Т-1, Т-2, а также через трубчатую печь поз. П-1 по первому потоку. Температура в колонне окисления гудрона поз. К-1 измеряется в шести точках датчиками температуры поз. TIR-2…7. Регулирование расхода сырья в колонне поз. К-1 по второму потоку производится регулятором расхода поз. FIRC-2 и регулирующим клапаном поз. FV-2, расположенным на трубопроводах пара к насосам поз. Н-2, Н-3. Расход сырья в окислительную колонну К-1 по линии № 4 измеряется датчиком расхода FIR-3. Регулирование расхода сырья в колонне поз. К-1 по первому потоку производится регулятором расхода поз. FIRC-4 и регулирующим клапаном поз. FV-408, расположенным на трубопроводе пара к насосам поз. Н-2, Н-7. Газы окисления, образующиеся в процессе окисления, из колонн поз. К- 1 поступают в газосепараторы поз. К-3, К-3’ и далее через огнепреградитель поз. Е-3 поступают на сжигание в печи дожига поз. П-2, П-2а. Предусмотрена возможность охлаждения битума в емкостях поз. Е-4÷14 путѐм циркуляции битума насосами поз. Н-1, Н-2 через погружной холодильник поз. Т-3. Принципиальная технологическая схема блока подготовки сырья приведена в приложении Б. 35 3 Разработка рабочей документации по проектированию 3.1 Разработка структурной схемы Структурная схема АСУ цикла подготовки сырья построена по трехуровневому иерархическому принципу: нижний уровень – уровень размещения контрольно-измерительных приборов (КИП) и исполнительных механизмов – включает в себя полевое оборудование, установленное на технологических трубопроводах и аппаратах (в объем поставки Системы не входит); средний уровень – уровень сбора информации с нижнего уровня, выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы устройства приема/передачи данных на верхний уровень и должен включать в себя: a) кроссовые шкафы; b) шкафы автоматизации. верхний уровень – уровень автоматизированного оперативного управления, включающий серверный шкаф и следующие АРМ: a) АРМ старшего оператора; b) два АРМ оператора-технолога; c) АРМ машиниста насосного оборудования; d) АРМ машиниста компрессорной; e) АРМ начальника установки; f) АРМ инженера РСУ и ПАЗ; g) АРМ инженера КИП; h) АРМ панелей визуализации. На данном уровне обеспечивается доступ к технологической информации для обслуживающего, технологического персонала, инженерно- технических работников и административно-управленческого персонала. Нижний уровень Системы состоит из первичных средств автоматизации: измерительные преобразователи и датчики: 36 a) датчик давления Метран-150TG; b) датчик температуры Метран-281; c) сигнализатор уровня Rosemount 2100; d) датчик уровня Rosemount-5300; e) расходомер Rosemount 8800D; f) датчик загазованности GD10-P00; g) сигнализатор пламени Durag D-LX 200. исполнительные устройства и механизмы: a) электроприводы ELESYB; b) клапан КМР ЛГ с позиционером Sipart PS2 и фильтром. Нижний уровень выполняет следующие функции: измерение параметров технологического процесса и оборудования и преобразования их в унифицированный сигнал; сбор и передачу информации о ходе технологического процесса и состоянии технологического оборудования на средний уровень; исполнение команд регулирования и управления; формирование световых и звуковых сигналов. Средний уровень Системы состоит из программируемых логических контроллеров (ПЛК) РСУ и ПАЗ, источников бесперебойного питания (ИБП), кроссовых шкафов и контроллерной сети RS-485 (Modbus RTU). Средний уровень Системы выполняет следующие функции: сбор, первичная обработка (фильтрацию, линеаризацию и масштабирование) и контроль информации о состоянии оборудования и параметрах технологического процесса; автоматическое управление технологическим оборудованием; регулирование параметрами технологического процесса; исполнение команд, поступающих с верхнего уровня; формирование управляющих воздействий на ИМ Системы; обмен информацией с верхним уровнем; 37 поддержание единого времени в системе; работа в автономном режиме при нарушениях связи; формирование предупредительных и предаварийных сигналов; автоматическая диагностика комплекса; Верхний (информационно-вычислительный) уровень Системы состоит из межсетевого экрана, серверов баз данных (основного и резервного), коммутаторов, ИБП, принтеров и МФУ и АРМ. Верхний уровень Системы выполняет следующие функции: прием информации о состоянии оборудования и параметрах технологического процесса со среднего уровня системы; формирование и оперативное отображение информации в реальном масштабе времени в виде мнемосхем с динамическими элементами, таблиц и графиков отражающими текущее состояние технологического процесса; формирование и ведение технологической базы данных; выборка информации из базы данных реального времени и архива; формирование и отображение протоколов событий; формирование и выдача команд дистанционного управления; обмен данными со средним уровнем системы; печать отчетной документации, сводок, трендов, протоколов событий, перечней неисправностей и/или отказов; бесперебойное питание технических средств верхнего уровня. Структурная схема комплекса технических средств представлена в приложении А. 38 3.2 Разработка функциональной схемы автоматизации Функциональная схема автоматического контроля и управления предназначена для отображения основных технических решений, принимаемых при проектировании систем автоматизации технологических процессов. Функциональная схема автоматизации является техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации. На функциональной схеме автоматизации изображаются системы автоматического контроля, регулирование, дистанционного управления, сигнализации, защиты и блокировок. При разработке функциональной схемы автоматизации технологического процесса решены следующие задачи: задача получения первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования; задача контроля и регистрации технологических параметров процессов и состояния технологического оборудования; задача непосредственного воздействия на технологический процесс для управления им и стабилизации технологических параметров процесса. В данной работе функциональная схема автоматизации разработана в соответствии с требованиями ГОСТ 21.208-2013 «Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах» и ГОСТ 21.408-2013 «Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов». Функциональная схема автоматизации представлена в приложении В. |