Дипломная (вкр): Автоматизация процесса каталитического риформинга, страницы 56-60

- обрыв кабеля PROFIBUS DP (для контроллера АСУ);

- неисправность интерфейсного модуля IM153-1 (для контролера АСУ) При такой ошибке считаются неисправными все модули, установленные на данной линейке ET200M.

В окне детализации ошибки модуля, открытом для любого из модулей данной линейки, выделен пункт "Ошибка ET200" и при этом отмечены неисправности по всем каналам данного модуля. Также может быть выделен пункт "Ошибка доступа".

В архиве диагностических сообщений присутствуют сообщения о неисправности данной линейки ET200M; о неисправности всех модулей, установленных на данной линейке; а также о неисправности всех датчиков, подключенных к каналам модулей данной линейки.

При возникновении ошибки ET200M необходимо проверить кабели PROFIBUS на обрывы и правильность включения терминальных резисторов - резисторы должны быть отключены в промежуточных узлах сети и включены на конечных узлах сети, причем, должно присутствовать напряжение питание, подаваемое на резисторы конечных узлов сети. При неисправности модуля IM153-2 необходимо его заменить.

Неисправность модуля.

Данная неисправность имеет место в случае отсутствия или неисправности сигнального модуля.

В окне детализации ошибки модуля «рисунок 4.22», открытом для неисправного модуля, выделен пункт "Модуль демонтирован", либо пункт "Ошибка доступа", либо выделены оба данных пункта.

В архиве диагностических сообщений присутствуют сообщения о неисправности данного модуля, а также о неисправности всех датчиков, подключенных к каналам данного модуля.

При возникновении неисправности модуля необходимо проверить наличие питания на модуле, правильность подключения фронтштекера, при необходимости заменить неисправный сигнальный модуль.

Неисправность канала.

Данная неисправность имеет место в случае неисправности канала (датчика). Для аналоговых датчиков это может быть, например, обрыв провода, короткое замыкание, синфазная ошибка и пр. В окне детализации ошибки модуля не выделен ни один из пунктов в левой части окна (ошибки модуля), но выделен пункт неисправность какого-либо конкретного канала (каналов) в правой части окна.

В архиве диагностических сообщений присутствует сообщение о неисправности датчика, подключенного к данному каналу, если канал не отключен от наблюдения. Для отключенных от наблюдения датчиков не формируются сообщения о неисправности датчика.

При возникновении ошибки канала для аналогового модуля можно посмотреть детализацию ошибки канала рисунок 4.23. Для этого необходимо нажать кнопку "Дополнительно" в окне детализации ошибки модуля рисунок 4.23.

Рисунок 4.23 - Окно детализации ошибок каналов

После ознакомления с информацией о характере ошибки модуля (канала) необходимо вызвать дежурного инженера КИПиА для проверки подключения датчика к каналу и выполнения требуемых измерений.

4.5 Алгоритм управления

Для конфигурирования и программирования ПЛК «Siemens» используется поставляемое вместе с ним программное обеспечение «Step 7». Этот пакет устанавливается на ЭВМ (с операционной системой Windows 95/98/NT/XP), к которой через COM-порт или Ethernet подключается ПЛК. Программы для контроллеров в среде «Step 7» пишутся на языках STL,LAD и FBD.

В пакете Step 7 для написания программы используются языки LAD, STL и FBD. Более наглядным и простым представляется язык FBD. Все команды этого языка программирования представлены в виде блоков, реализующих конкретную функцию (сложение, сравнение, пересылка данных, тригонометрические функции, ПИД-регулирование. Функциональные входы присоединяются к левой части прямоугольника. Функциональные выходы присоединяются к правой части. Входы и выходы диаграммы (переменные) соединены с функциональными прямоугольниками при помощи логических связей [10].

Все команды языка FBD можно разделить на группы:

− релейные контакты и катушки;

− математические операции;

− операции сравнения, отношения;

− битовые операции.

При этом в среде конфигурирования имеются все инструменты представления графики, текста, данных, анимации и диаграмм, требующихся для создания привлекательных, хорошо организованных, легких для использования и понимания экранных форм. А среда выполнения обеспечивает средства просмотра этих экранных форм в реальном масштабе времени. Переключиться с одной среды на другую можно просто щелкнув кнопкой мыши, переключение между средой выполнения и средой конфигурации позволяет быстро проверять изменения, внесенные в экранные формы, не прерывая работы службы тревог и процесса сбора данных.

В этом дипломном проекте рассмотрен контур регулирования температуры готового продукта на выходе трубчатой печи.

Для реализации данного алгоритма использовался пакет Step 7 язык программирования FBD.

Блок масштабирования сигнала рисунок 4.24.

Рисунок 4.24 - Блок масштабирования сигнала

Необходим для преобразования унифицированного сигнала с датчика в единицы измерения физического параметра.

Входы:

Хin Real входной параметр в размерности установленной на плате ввода (мА,мВ,ом); Real минимальное значение сигнала с платы ввода; Real максимальное значение сигнала с платы ввода; Real минимальное значение шкалы параметра; Real максимальное значение шкалы параметра.

Выходы: Real выходной сигнал в натуральных единицах;

Примечание: - значение Xmax должно быть больше Xmin.(допустимы отрицательные значения)

параметры Ymin, Ymax могут принимать любые значения (отрицательные, обратные и т.д.);

выходной сигнал не ограничивается при уходе из диапазона шкалы.

если Dx=Xmax-Xmin равно 0,то подставляется значение 100;

если Dy=Ymax-Ymin равно 0,то подставляется значение 100;

если не введены границы диапазонов платы и шкалы, то выходной сигнал соответствует входу без масштабирования.

Блок регулятора с импульсным выходом, на ручном - управление кнопками рисунок 4.25.

Рисунок 4.25- Блок регулятора с импульсным выходом

Входы: Boolean Выбор режима (ручной или автоматический);

Хin Real регулируемый параметр; Real задание ; Real Постоянная времени фильтра (в секундах); Real Зона нечувствительности; Real Постоянная времени фильтра (в секундах); Real Коэффициент пропорциональности; Real Постоянная времени интегрирования (в секундах); Real Коэффициент дифференцирования; Real Постоянная времени дифференцирования (в секундах); Real Диапазон шкалы регулируемого параметра; Real Полное время хода ИМ (в секундах); Bool кнопка БОЛЬШЕ на ручном управлении; Bool кнопка МЕНЬШЕ на ручном управлении.

Выходы: Real Сигнал рассогласования; Bool импульсный выход регулятора БОЛЬШЕ; Bool импульсный выход регулятора МЕНЬШЕ;

Особенности: если расчитанная скважность не превышает 10%, то выходные импульсы формируются как ШИМ последовательность, причем период импульсов фиксированный и рассчитывается автоматически по входным параметрам dbx и Tmeo.

5. Расчет экономической эффективности проекта

В рамках данного дипломного проекта рассматриваются вопросы модернизации системы автоматизированного управления блока каталитического риформигна.

Любой создаваемый технический проект должен быть окупаемым и экономически выгодным. Соответственно, данный проект, помимо основной цели, преследует цель достижения экономического эффекта, который может быть получен вследствие применения новых подходов к разработке систем автоматизации и их реализации на базе современных средств автоматики. По этой причине к работе прилагается расчет экономической эффективности предложенных нововведений [8].

Предполагается, что поставка высоконадежного контроллера позволит снизить затраты на текущие плановые и внеплановые ремонты, снизить затраты на электроэнергию. Внедрение новых датчиков позволит обеспечить надежность работы оборудования, повысив точность работы участка. Важно также отметить, что оборудование базисного варианта устарело как морально, так и физически и требует замены. В результате демонтажа большого количества приборов (внедрение автоматизированной системы управления убирает нужду в разного рода вторичных преобразователях), а также сокращения количества ремонтов пропадает необходимость в обслуживающем его персонале. Поэтому представляется возможным подвергнуть сокращению одну штатную единицу. Точность и быстродействие создаваемой системы, а также удобный человеко-машинный интерфейс, предназначенный для управляющего персонала, позволит снизить количество аварийных и внештатных ситуаций, уменьшить химические и механические потери, и как следствие улучшить качество получаемых продуктов и меньше загрязнять окружающую среду.

Недостатки базового варианта, основанного на применении человеческого регулирования, заключаются в плохом качестве контроля и управления и вызывают риск образования нестандартных ситуаций.

Исходные данные к расчёту экономической эффективности приведены в таблицах 5.1 ÷ 5.3.

Таблица 5.1 - Исходные данные к расчёту

Норма реновации с учётом фактора времени (Кр)	Тариф на электроэнергию (Цэ/э)	Норматив экономической эффективности (Ен)	КПД оборудования
0,0315	5,46	0,15	0,95

Таблица 5.2 - Новый вариант оборудования

Наименование прибора	Кол-во (n)	Траб, час	W, кВт	Цоб , тенге	Цтр , тенге	Нр , %	Nтр	Тсл , лет	Тно , лет	Цмон, тенге
Метран - 100	3	8760	0,02	300000	2000	1	3	20	1	45000
Кариолисовый расходомер	3	8760	0,02	9700	1	2	15	1	67500
Vegapuls-64	3	8760	0,03	306000	3500	1	4	15	1	45900
Контроллер Simatic	2	8760	0,2	450000	1800	1	3	20	28	67500
ПО WinCC	2	8760	0,2	185000	1000	1	5	15
ПО Step 7	2	8760	0,2	150000	2000	1	5	15

Данные о базовом варианте оборудования приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Базовый вариант оборудования

Наименование прибора	Кол-во (n)	Траб, час	W, кВт	Цоб , тенге	Цтр , тенге	Нр , %	Nтр	Тсл , лет	Тно, лет	Qв, л/мин	Цдем, тенге
ДСП	3	8760	0	34000	4380	1	4	15	0,5	9	5100
ПР3.31	17	8760	0	2500	225	1	5	15	0,5	8	375
ДМ	3	8760	0	9500	9400	1	4	15	0,5	8	1425
НП-П3	3	8760	0,1	4500	9000	1	6	15	0,5	0	675
НП-ТЛ	80	8760	0,1	2500	1200	1	6	15	0,5	0	375
КПС-3	53	8760	0,1	3000	1440	1	3	15	0,5	2	450
Режим 1	1	8760	0,5	90000	13440	1	5	15	2	0	13500

Траб - время работы оборудования (час);

W - потребляемая электрическая мощность (кВт);

Цоб - цена оборудования (тенге);

Цтр - цена текущего ремонта (тенге);

Нр - норма на устранение одного сбоя (%);

Nтр - число плановых ремонтов за время службы;

Тсл - срок службы оборудования (лет);

Тно - среднее время наработки на отказ;

Цмон - стоимость монтажа и наладки оборудования;

Цдем - стоимость демонтажа оборудования;

Qв - расход воздуха питания через пневматический прибор (л/мин).

5.1 Расчет затрат на эксплуатацию и обслуживание текущего и базового варианта

Годовые средние затраты определяются по формуле

(5.1)

где И - текущие издержки потребителя новой техники;

к - единовременные капитальные вложения потребителя по вариантам.

Так как данные для расчёта представляют собой разность базового и нового вариантов, то далее будем рассчитывать dИ - разность текущих издержек по вариантам и dК - разность единовременных капитальных вложений по вариантам. В связи с этим преобразуем формулу (5.1) к виду

(5.2)