Диплом. Автоматизация процесса осушки газа на установке комплексной подг. Реферат дипломный проект 104 с., 24 рисунка, 17 таблиц, 11 использованных источников, 1 приложение
 Скачать 7.56 Mb.
|
 Рисунок 3.1 - Топология системы автоматизированного управления Каждая из подсистем САУ технологическими процессами осушки газа представляет собой распределенную структуру, и все эти подсистемы объединены общей технологической сетью Nodebus. Основные вычислительные мощности размещаются в аппаратных. Они представляют собой программируемые логические контроллеры на базе резервируемых (fault-tolerant) управляющих процессоров СР60FT. В аппаратных соответствующих позиций размещаются модули ввода-вывода, осуществляющие первичное преобразование полевых сигналов. Управляющий процессор СР60FT связан оптоволоконной резервированной шиной Fieldbus, а также резервированной шиной Fieldbus на коаксиальном кабеле с модулями ввода/вывода. Модули ввода /вывода монтируются на базовой плате. На каждой плате размещается до 8 модулей ввода/вывода. Базовые панели связаны друг с другом внутрисистемными кабелями. Каждый из модулей связан с терминальной панелью. Структура САУ УКПГ № 9 приведена на рисунке 3.2.  Рисунок 3.2 - Структура САУ УКПГ № 9 Управляющий процессор СР60FT представляет собой микропроцессорное устройство, состоящее из двух параллельно работающих модулей, каждый из которых независимо подсоединен к шинам Nodebus и Fieldbus. Каждый модуль управляющего процессора включает в себя: процессор AMD DX5 с тактовой частотой 133 МГц, который выполняет всю обработку данных; сопроцессор LAN 82596CA, управляющий передачей данных по сети Nodebus; процессор AMD 386, управляющий передачей данных по сети Fieldbus. Два модуля управляющего процессора, составляют резервированную пару и рассчитаны на обеспечение продолжительности работы управляющего процессора при практически любом аппаратном сбое одного из модулей пары. Оба модуля одновременно получают и обрабатывают информацию. При этом если, информация на входах двух модулей различается, то на каждом модуле запускается самодиагностика, по результатам которой определяется неисправный модуль. После этого управление на себя берет исправный модуль, при этом не нарушается нормальная работа системы. Подключение управляющего процессора к полевой сети Fieldbus осуществляется при помощи резервируемого свича FOXBORO. Управляющие процессора устанавливаются в каркасы для установки системных модулей (рисунок 3.3). Каждый каркас содержит 4 резервируемых источника питания 30 В и поддерживает установку до 8 управляющих процессоров.  Рисунок 3.3 - Каркас для установки системных модулей Как уже отмечалось, модули ввода/вывода устанавливаются на базовых платах. Базовые панели крепятся вертикально на DIN рейках, размещенных в шкафах, установленных в аппаратных технологических объектов. На каждой плате может устанавливаться до 8 модулей ввода/вывода. Любой модуль можно снять с базовой панели без демонтажа и разборки клеммников проводов от полевых приборов и внутренней проводки. Базовые панели могут образовывать группу, при этом они соединяются друг с другом при помощи специальных кабелей (экранированная витая пара). Для связи с управляющим процессором на 0 (первой) базовой панели устанавливается модуль связи FCM10E, преобразующий сигналы 10Base2 в сигналы HDLC, воспринимаемые модулями ввода/вывода. Модули связи FCM10E подключаются непосредственно к резервированной сети Fieldbus. А Модули связи FCM10Ef подключаются к резервированной сети Fieldbus с помощью свичей Foxboro. Используются следующие типы модулей ввода/вывода: аналоговый модуль ввода FBM201; дискретный модуль ввода FBM217; аналоговый модуль вывода FBM237; дискретный модуль вывода FBM242; модуль связи с MODBUS-устройствам FBM224; модуль связи по протоколу HART FBM214. Модуль ввода/вывода FBM201 представляет собой модуль на 8 входных аналоговых сигналов типа 0..20 мА. Каждый канал имеет дифференциальный вход, благодаря которому разница напряжений между каналами не приводит к ошибкам измерения. Каналы гальванически изолированы от земли и электроники модуля, но не между собой. Для обеспечения высокой точности измерения модуль имеет мультиплексируемый преобразователь сигма-дельта, совместно используемый всеми входными каналами и обеспечивающий считывание входного сигнала каждые 100 мкс и конфигурируемый фильтр по среднему уровню сигнала для устранения помех. Модуль ввода/вывода FBM217 представляет собой модуль на 32 входных дискретных канала. Различные клеммники модуля позволяют подключать входные дискретные сигналы 24VDC, 110VDC, 220VAC. Для подключения сигналов 24 VDC используется клеммник P0916PW. Модуль аналогового вывода FBM237 имеет 8 изолированных и независимых каналов 0..20мА постоянного тока. Модуль ввода/вывода FBM242 представляет собой модуль на 16 выходных дискретных канала с внешним источником питания. Различные клеммники модуля позволяют подключать выходные дискретные сигналы 24VDC, 110VDC, 220VAC. Для подключения сигналов 24VDC используется клеммник P0916JY, для сигналов 110VDC и 220VAC - клеммник P0916NG. Модуль для связи с MODBUS устройствами FBM224 имеет 4 канала и используется для подключения САУ вспомогательных объектов УКПГ. Один модуль допускает подключение 64 устройств. К каждому каналу модуля устройства подключаются одним шлейфом. В обмене данными, модуль является ведущим устройством, подключаемые контроллеры - ведомыми, режим передачи информации - RTU. .4 Информационное обеспечение системы управления Информационное обеспечение АСУТП представляет собой совокупность всех информационных баз данных и наборов данных, используемых для реализации функций оперативного контроля и управления установкой осушки газа. Информационное обеспечение включает в себя следующие типы данных: оперативную информацию, поступающую от технологического процесса и отображающую текущие значения переменных процесса (аналоговых, дискретных), параметры сигнализаций и текущее состояние исполнительных механизмов и оборудования; параметры алгоритмов управления и обработки данных, загружаемые в управляющие процессоры; информацию о ходе технологического процесса, накопленную за определенный период времени; резервные копии данных, архивы технологической информации; исходные данные для конфигурирования информационной базы данных: наименование сигнала, тип сигнала, описание сигнала, единица измерения, период опроса, аварийная сигнализация; конфигурации операторской и инженерной станций, определяющие состав и формы представления информации (информация, описывающая статику и динамику мнемосхем, наборы трендов, состав и формы отчетных документов, форматы вывода аварийных сигнализаций), содержимое и настройки баз данных и др.; отчетные документы (режимные листы, сменные и суточные рапорты и т.п.), генерируемые автоматически с использованием данных, хранящихся в различных базах данных системы управления. Исходя из всех вышеперечисленных наборов данных и учитывая функциональное назначение каждого из них, выделяются следующие базы данных: база данных реального времени; историческая база данных; архивная база данных. База данных реального времени является распределенной и находится в памяти управляющих процессоров, операторской и инженерной станций. Она используется для хранения оперативной информации о текущем состоянии технологического объекта. Историческая база данных предназначена для накопления и хранения данных о ходе технологических процессов за определенный период времени. База данных содержит информацию по аналоговым и дискретным параметрам, получаемым из базы данных реального времени системы управления и в результате ручного ввода данных. Архивная база данных включает в себя резервные копии конфигурационной информации (конфигурация контроллеров, АРМ) и исторические данные о ходе технологического процесса, накопленные за определенный период времени и перенесенные на средства долговременного хранения информации. Резервные копии конфигурационной информации используются для восстановления в критических ситуациях, таких как разрушение жесткого диска рабочей станции или замена контроллеров. Архивная технологическая информация используется для сравнения и анализа хода технологических процессов за различные периоды времени. Архивная информация восстанавливается со сменных носителей, на которых она хранится, при помощи специальных утилит программного обеспечения операторских станций и средствами операционной системы. Хранение производится на компакт-дисках. .5 Структура программного обеспечения Для конфигурирования и настройки АСУТП осушки газа используются стандартные программные пакеты I/A Series, которые работают в операционной среде Windows XP. Эти пакеты представляют исчерпывающий набор для создания проекта и содержат все необходимые программы и конфигурации для приложений, работающих под управлением системы I/A Series. Программный пакет Fox CAE представляет собой Windows-совместимую систему, которая полностью автоматизирует процесс разработки баз данных для станций управления системы I/A Series, а также процесс загрузки баз в управляющие процессоры I/A Series. Программный пакет ICC представляет собой Windows-совместимую систему, которая позволяет в реальном времени корректировать базу данных контроллера I/A Series. Программное обеспечение AIMAT состоит из прикладных программ типа «клиент-сервер», которые позволяют получать информацию о технологическом процессе, как в реальном времени, так и архивную информацию (предысторию) от систем I/A Series и других распределенных систем управления для отображения и анализа на разнообразных рабочих станциях. Программное обеспечение AIMAT включает в себя следующие прикладные программы и интерфейсы: AIM Data Link - интерактивная связь в реальном времени между приложениями Microsoft Windows и технологическим процессом; AIM Data Link позволяет: ) интерактивно выбирать рабочие станции I/А Series в качестве источников данных; ) просматривать имеющиеся источники данных; ) задавать формат отображения данных; ) отображать действительные данные на ПК; ) вставлять данные в прикладные программы, функционирующие в среде Windows; ) конфигурировать прикладную программу для обновления данных. AIM Explorer - это прикладная программа для построения трендов и выполнения анализа, которая позволяет отображать в виде диаграмм события периодических процессов из базы данных AIM Track и комплекта приложений Batch Suite системы I/A Series; AIM Historian - прикладная программа типа «клиент-сервер», которая позволяет собирать, хранить и архивировать данные от узлов системы I/A Series, и других распределенных систем управления. Для построения и отображения дисплеев используются следующие прикладные программы: Fox View - это интерфейс пользователя системы серии I/A, то есть интерфейс между оператором и технологическим процессом. С помощью Fox View можно вызывать другие прикладные программы, позволяющие: ) реагировать на аварийные сигналы; ) проверить систему и состояние станции; ) выполнить диагностику в оперативном режиме; ) собирать и анализировать данные; ) устанавливать точки; ) переходить из автоматического режима эксплуатации в ручной и изменять значения выходных сигналов; ) осуществлять доступ в подробные дисплеи блоков Foxboro (и групповые дисплеи); ) создавать оперативные тренды; ) выдавать отчеты. Fox Draw - это графический редактор и конфигуратор дисплеев, используемый для создания и изменения графических дисплеев. С помощью палитр графических объектов можно легко включать такие сложные элементы, как насосы, резервуары, клапаны и символы ISA; Fox Panels - это программное обеспечение для настройки режимов отображения информации на панели функциональной клавиатуры с заранее сконфигурированными или созданными пользователем «горячими клавишами» сигнализаций и действий оператора, предназначенных для использования операторами производственного процесса. Оно включает как конфигуратор панелей оповещения, так и Администратор реального времени. .6 Описание системы ПАЗ Система ПАЗ предназначена для аварийной защиты технологического оборудования. Система ПАЗ строится на базе программно-технического комплекса TRICON и интегрирована в систему I/A Series. Интеграция системы ПАЗ осуществляется на основе станции Fox Guard Manager, который представляет собой коммуникационный модуль АСМ4609, установленный в основное шасси. Подключение к сети Nodebus производится через интерфейс с резервированной сетью Nodebus - DNBI. Система ПАЗ является распределенной и реализована на резервированных программируемых контроллерах и станциях ввода-вывода повышенной надежности. Датчики и исполнительные механизмы, участвующие в аварийном останове, подключены непосредственно к системе ПАЗ. Система обеспечивает автоматизированный останов в аварийных и плановых ситуациях, а также сброс газа из технологического оборудования в случае необходимости. Система ПАЗ имеет пульт, устанавливаемый в операторской УКПГ № 9 и обеспечивающий возможность ручного запуска алгоритма аварийного останова, возврат подсистемы в исходное состояние, а также индикацию выполнения отдельных этапов алгоритма. При запуске алгоритма аварийного останова обеспечивается блокировка любых действий, препятствующих его выполнению. Исполнительные механизмы аварийного останова дополнительно имеют ручной привод и указатели крайних положений, установленные непосредственно на самих механизмах, а также устройства для ввода этой информации в подсистему ПАЗ для сигнализации состояния исполнительных механизмов. Датчики, измеряющие и контролирующие технологические параметры, участвующие в алгоритмах аварийного останова, резервированы в соответствии с требованиями ПБ 09-540-03. Блокировки, защиты и аварийное управление, выполняемые ПАЗ, обеспечивают реализацию всех необходимых функций блокировок, защит и аварийного управления в автоматическом режиме. .7 Описание функциональной схемы автоматизации абсорбционной установки осушки газа Для автоматизации управления установкой осушки газа применяют дистанционные измерительные устройства и элементы автоматики, которые позволяют получить быструю объективную информацию о работе абсорбера А-201, оперативно и точно установить заданный режим работы. Функциональная схема автоматизации абсорбционной установки осушки газа представлена на рисунке 3.4.  Для контроля давления в абсорбере А-201 (позиция 3-1, 3-2) применяется датчик избыточного давления Метран 43-ДИ. Расход регенерированного ДЭГ в абсорбер А-201 (позиция 6-1, 6-2) производится в зависимости от расхода газа через абсорбер А-201 (позиция 8-1) и его влагосодержания (позиция 9-1). Изменение уровня насыщенного ДЭГ в абсорбере А-201 осушествляется при помощи задвижки с электроприводом, по показаниям уровнемера Сапфир-22 ДУ-EX. Измерение температуры в абсорбере А-201 (позиция 1-1, 1-2) осушествляется платиновым термометром сопротивления типа Метран-276. Влагосодержание газа определяется анализаторам точки росы КОНГ-Прима 10 (позиция 9-1, 9-2). В цехе ведется контроль загазованности, для этой цели установлен газоанализатор СТМ-10 (позиция 11-1, 11-2). В таблице 3.1 представлен перечень используемых средств автоматизации и контроля. Таблица 3.1 - Спецификация средств автоматизации
|