асу. АТП ТХУ. Реферат в курсовом проекте по дисциплине Автоматизация технологических процессов и производств на тему Автоматизация технологического процесса подготовки нефти на тху нгду Елховнефть

Название	Реферат в курсовом проекте по дисциплине Автоматизация технологических процессов и производств на тему Автоматизация технологического процесса подготовки нефти на тху нгду Елховнефть
Дата	14.04.2022
Размер	3.04 Mb.
Формат файла
Имя файла	АТП ТХУ.doc
Тип	Реферат #472491
страница	4 из 4

1 2 3 4

4. Расчетная часть

Принцип инвариантности (независимости) заключается в достижении независимости регулируемой величины от внешних возмущающих воздействий путём их полной компенсации.

Рассмотрим структурную схему разомкнутой инвариантной системы (рис.4.1). На объект действует возмущающее воздействие . Известна передаточная функция объекта по каналу возмущения . Известна также передаточная функция объекта по каналу регулирования. Требуется найти передаточную функцию компенсирующего устройства так, чтобы в любой момент времени выходная величина не зависела от возмущающего воздействия .

Из структурной схемы (рис. 4.1) имеем:

. (4.1)

Для выполнения условия инвариантности от необходимо, чтобы выражение, стоящее в квадратных скобках (4.1), было тождественно равно нулю, т. е.

, (4.2)

откуда

. (4.3)

Так как в разомкнутой инвариантной САР регулирующее воздействие формируется только по результатам измерения известного возмущающего воздействия, неучтённые возмущения могут вызвать отклонение регулируемой величины от заданного значения.

Поэтому в промышленности при наличии значительных контролируемых возмущений используются комбинированные системы автоматического регулирования.

Рис. 4.1. Структурная схема разомкнутой инвариантной CAP

Рис. 4.2. Структурная схема комбинированной инвариантной САР при подаче компенсирующего сигнала на вход объекта

W₀(p)- передаточная функция объекта по основному каналу регулирования;

W_в(p)- передаточная функция объекта по каналу возмущения;

W_р(p)- передаточная функция регулятора;

W_к(p)- передаточная функция компенсатора.

Даны передаточные функции объекта по каналам возмущения и регулирования и передаточная функция регулятора:

Необходимо выбрать структуру компенсатора Wk(p) и рассчитать параметры компенсатора из условия инвариантности при ω = 0 и ω = ω_р.

Рассчитаем настроечные параметры регулятора и рабочую частоту ω_р. Данный расчет проведем методом расширенных АФХ для m = 0,221.

Таким образом, получаем:

Составив программу и произведя моделирование, оценим качество каждой системы автоматического регулирования по прямым показателям качества переходных процессов.

1. Комбинированная САР:

2. Разомкнутая САР (Wp(p) = 0):

3. Одноконтурная САР (Wк(p) = 0):

Запишем показатели качества в таблицу.

Прямые показатели качества переходных

процессов

Одноконтурная САР

Комбинированная САР

Время переходного процесса

450

360

Статическая ошибка регулирования

0,01

0,007

Динамическая ошибка регулирования

2,6

1,5

Величина перегулирования

0

0

tмах

85

72

Колебательность переходного процесса

0

0

Степень затухания

1

1

По данным таблицы можно сделать вывод о том, что применение комбинированной системы оказывает наиболее благоприятное воздействие на протекание процесса.

5. Проектная часть

Мнемосхемы процесса подготовки нефти, разработанные с помощью SCADA – пакета GENESIS 32 представлены на рис. 5.1, рис 5.2 и рис 5.3.

Рис. 5.1. Общая площадка установки

Рис. 5.2. Площадка печи

Рис. 5.3. Площадка отстойника

Более подробно опишем процесс создания мнемосхем. Рассмотрим общую площадку установки (рис. 5.1).

С помощью свойства загрузки экранных форм с общей мнемосхемы можно открыть мнемосхемы отображения процесса ступени обезвоживания и нагрева нефти в печи.

Для этого, например выделяем объект отстойник О – 1/1, на панели инструментов динамика выбираем Указание и щелчок мыши, и в диалоговом окне Инспектор свойств указываем путь (рис. 5.4), который загрузит экранную форму отстойника.

Аналогичные действия следует выполнить для перехода с объектовых экранов на общую технологическую площадку. Отличие будет заключаться лишь в том, что будет настраиваться не какой-то определенный объект (печь, отстойник и др.), а, например, стрелка или указатель.

Несмотря на то, что на каждой площадке выполняются свои определенные правила, регламентирующие протекание технологического процесса, каждая мнемосхема имеет ряд элементов и устройств (насосы, задвижки, кнопки вкл/выкл), которые настраиваются одинаковым образом, поэтому настройку того или иного элемента мнемосхемы опишем один раз, создание его на других мнемосхемах будет аналогичным.

Рис. 5.4. Переход на другие окна

Настройка работы задвижек (на примере отстойника рис. 5.3)

Необходимо, чтобы вода при достижении определенного уровня сливалась из отстойника. Для этого выберем задвижки красного и зеленого цвета. Выделим задвижку красного цвета и в поле источник данных (рис.5.5а) выберем тег, ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1, в который будет передаваться значение 0 или 1 в зависимости от выполнения условия:

x=(if(

a&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}}>1,(a<600),(a>751)))||(if(a>603,(a<751)&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}},(a>751)&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}})). Таким образом когда a достигает значения 751, тег ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1=1 (будет отображаться задвижка зеленого цвета–означает слив воды), и ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1=0 на уровне 603 (задвижка красного цвета).

Рис. 5.5. а) передача значений в Out1; б) передача значений в насос.

На третьей вкладке (рис.5.5б) будем передавать значение 0 или 1 переменной насос:

x=(if(a1&&(!{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}})>1,(a1<440),(a1>500)))||(if(a1>543,(a1<501)&&насос,(a>501)&&насос)).

Переменная насос примет значение 1 в случае, если a1 достигло 501, и снижается до 440 и при этом тег ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1=0, то есть нет слива воды. Иначе при одновременном сливе нефти и воды давление в отстойнике упадет.

Скроем задвижку красного цвета (рис.5.6а), если тег ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1=1.

По щелчку на задвижку зеленого цвета, будем передавать в тег ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1 значение 0 (рис.5.6б). И будем скрывать задвижку зеленого цвета, если ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1=0.

Рис. 5.6. а)настройка действия Скрыть; б)передача 0 в Out1

Выделим изображения красного и зеленого цвета задвижки и выберем инструмент Цифровой индикатор. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектор свойствс выбранной закладкой Цифровой индикатор (рис. 5.7а).

Рис. 5.7. а)настройка цифрового индикатора; б) насос будет принимать 1 или 0

Настройка работы насосов(на примере отстойника рис. 5.3)

Выделим насос и выберем на панели инструментов динамика Указание и щелчок, где для переменной насосвыберем операцию Переключить значение(рис.5.7б).

Затем создадим анимацию для лопастей насоса. Для этого выделив изображение насоса в контекстном меню выберем Псевдонимы (рис.5.8), где запишем выражение:рррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррр x=(!{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}})&&(a1>100)&&(насос)&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.training.Start}}.

Рис.5.8. Редактирование псевдонимов

Затем выделим лопасти насоса и в Инспекторе свойств на вкладке Анимация, отметим Невидимый, если ВЫКЛ, то есть если вышенаписанное условие не выполняется, не равно 1.

Создание автоматического отбора жидкости из отстойника при достижении заданного уровня (рис. 5.3)

Выделим изображение трубы рядом с насосом, после чего выберем инструмент Динамика. На странице Указание и щелчок в появившейся диалоговой панели Инспектор свойств выберем операцию Переключить значение, далее установим поля страницы свойств в соответствии с рис .5.9.

В поле Значение:

x=(if(tank>600,dish+{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training.Start}} *2, dish*0))*стоп

Т.о. если уровень в колонне поднимется выше 600, произойдёт автоматическое уменьшение уровня посредством переменной dish с учётом проверки состояния насосов (стоп).

Рис. 5.9. Создание уменьшения уровня в отстойнике

Создание имитации огня в печи (рис. 5.2)

Выделяем объект печь и нажимаем кнопку Разгруппировать. Выделяем все элементы огня и нажимаем кнопку Анимация. Открываем страницу Анимация двойным щелчком, в поле Источник данных вводим следующее выражение:

x= {{gfwsim.ramp.float}}*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training.Start}}, т.о., когда установка выключена, огонь также гореть не будет (рис .5.10).

Рис. 5.10. Визуализация огня в печи

Визуализация движения нефти в трубопроводе (общая площадка рис.5.1)

Рисуем эллипс, создаём заливку любым цветом. Выберем Положение/Двиолк в панели инструментов Динамика. На вкладке Положение выберем Установить пределы( рис. 5.11). Аналогично проделываем со всеми эллипсами.

Рис. 5.11. Настройка движения нефти в трубопроводе

Трендовые окна (на примере отстойника рис. 5.3)

Изменения параметров процесса можно представить в виде графических зависимостей (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Изменение параметров отстойника

Перечислим основные формулы и значения для измеряемых параметров:

Таблица 5.1.

Обозначение	Значение
ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training. Start	OFF/ON
ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training. Расход на входе	от 0 до 584
ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training. Уровень	от 0 до 2.3
a	от 0 до500
a1	от 0 до500
dish	0/1
насос	0/1
ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training. Pnevmo1	от 0 до 31.53
ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1	0/1
ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out2	0/1

Описание переменных:

a - локальная переменная предназначена для запоминания значения уровня воды в отстойнике;

a1 - локальная переменная предназначена для запоминания значения уровня нефти в отстойнике;

dish - локальная переменная предназначена для реализации отбора нефти и воды;

насос - локальная переменная предназначена для управления насосом и значением переменной a1;

ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training. Pnevmo1 – глобальная переменная предназначена для отображения значения давления ;

ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training. Start – глобальная переменная предназначена для управления включением и выключением установки с насосами и инициализации измеряемых переменных;

ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1 - глобальная переменная, предназначена для управления сливом воды в дренаж из отстойника;

ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training. Расход на входе – глобальная переменная предназначена для отображения значения расхода п/д ступенью обезвоживания;

ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training. Уровень – глобальная переменная предназначена для отображения значения уровня в ГО;
Температура

x= ({{gfwsim.sine.double}}*0.7+36.9)*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training.Start}}

x= ({{gfwsim.sine.double}}*0.5+33.8)*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training.Start}}

x= ({{gfwsim.sine.double}}*0.9+13.5)*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training.Start}}

Расход

x= ({{gfwsim.sine.double}}*1+582)*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training.Start}}

Влажность

x= ({{gfwsim.sine.double}}*0.6+8.2)*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training.Start}}

x= ({{gfwsim.sine.double}}*0.03+0.1)*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.Training.Start}}

Уровень

Источник данных: a1

(if(a1>300,300,a1+2*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.training.Start}}-{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.training.Start}}*насос*(!{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}})*3)*(if(a1<20,20,1)))

Источник данных: a

(if(a>500,500,a+2*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.training.Start}}-{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.training.Start}}*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}}*3)*(if(a<20,20,1)))

Источник данных: b1

(if(b1>300,300,b1+2*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.training.Start}}-{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.training.Start}}*({{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}})*3)*(if(b1<20,20,1)))

Источник данных: b

(if(b>500,500,b+3*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.training.Start}}-{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.training.Start}}*{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out2}}*4)*(if(b<20,20,1)))

Источник данных: ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1

x=(if(a&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}}>1,(a<380),(a>480)))||(if(a>383,(a<481)&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}},(a>481)&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}}))

Источник данных: ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out2

x=(if(b&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out2}}>1,(b<430),(b>480)))||(if(b>433,(b<481)&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out2}},(b>481)&&{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out2}}))

Источник данных: насос

x=(if(a1&&(!{{ICONICS.Simulator.1\SimulatePLC.BOOL.Out1}})>1,(a1<240),(a1>300)))||(if(a1>243,(a1<301)&&насос,(a>301)&&насос))

Список литературы

1. Технический регламент ТХУ НГДУ «ЕН».

Пантеев Н.Ф., Дианов В.Г. «Основы теории автоматического регулирования и регуляторы».
Бадикова Л.Г. «Расчет комбинированной САР и исследование влияния компенсатора на качество процесса регулирования».
Бадикова Л.Г., Орехов В.Е. «Создание моделей АСУ ТП с использованием SCADA-системы Genesis32».
Исакович Р.Я., Попадько В.Е. «Автоматизация производственных процессов НГП».
Поршнев С.В. Руководство по работе с MathCad.
Лутошкин Г.С. «Сбор и подготовка нефти, газа и воды».
Андреев Е.Б., Попадько В.Е. «Технические средства систем управления технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности»
Родионов В. Д., Терехов В.А., Яковлев В. Б. «Технические средств АСУ АТП».

Приложение 5

Список условных сокращений

АРМ – автоматизированное рабочее место

АСНИ – автоматизированная система научных исследований

АСУ – автоматизированная система управления

АСУП – АСУ предприятием

АСУ ТП – АСУ технологическим процессом

БД – база данных

БПО – базовое программное обеспечение

ДП – диспетчерский пункт

ИП – источник электропитания

КИП – контрольно-измерительные приборы

КТС – комплекс технических средств

ЛВС – локальная вычислительная сеть

ЛПС – локальная промышленная сеть

ПК – промышленный контроллер

ПО – программное обеспечение

РС – рабочая станция

САПР – система автоматизированного проектирования

САУ – система автоматического управления

ТХУ – термохимическая установка

УВК – управляющий вычислительный комплекс

УКПН – установка комплексной подготовки нефти

УСО – устройство связи с объектом

ЦП – центральный процессор

DDE – (Dynamic Data Exchange) протокол динамического обмена данными

OLE – (Object Linking and Embedding) протокол для обмена данными между отдельными приложениями

OPC (OLE for Process Control) OLE для управления процессами

Приложение 4

ТХУ

Площадка отстойников и электродегидраторов

Площадка теплообменников

Площадка печей

Площадка емкостей и насосов

История сигнализации

Приложение 1. Спецификация………………………………………….	52
Приложение 2. Технологическая схема с автоматизацией ТХУ……..	55
Приложение 3. Иерархическая структура АСУ ТП…………………...	56
Приложение 4. Мнемосхемы ТХУ……………………………………..	57
Приложение 5. Список условных сокращений………………………..	60

1 2 3 4