Дипломная (вкр): Автоматизация процесса каталитического риформинга

Уровень человеко-машинного интерфейса. За уровнем контроллеров следует третий по счету (и последний) уровень ИУС - уровень человеко-машинного интерфейса (ЧМИ). Здесь используются устройства, обеспечивающие автоматическую передачу информации о состоянии объекта управления человеку, а также передачу воздействий человека к объекту управления. На этом уровне размещаются ПЭВМ, выполняющие функции серверов баз данных и рабочих станций. Они обеспечивают хранение и анализ всей поступившей с уровня контроллеров информации об управляемом процессе, представление ее в виде мнемосхем, графиков, таблиц, взаимодействие с оператором (изменение уставок, заданий, технологических границ, сигнализации). Основой программного обеспечения этого уровня являются SCADA-пакеты (Supervisory Control and Data Acquisition - супервизорное управление и сбор данных). В качестве комплексного решения для локальных систем управления в настоящее время предлагаются так называемые программно-технические комплексы (ПТК). Обычно ПТК представляет собой комплекс из SCADA-пакета и ПЛК с программным обеспечением, то есть ПТК охватывает второй и третий уровни.

Информационная сеть. Автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов участков, технологов, инженеров-разработчиков являются пользователями единой информационной сети Ethernet, использующей для связи протокол TCP/IP. Серверы сети ведут базы данных реального времени, протоколируют и архивируют значения различных технологических параметров. Остальные станции, имеющие доступ в сеть, могут обращаться к серверам для отображения значений из баз данных или архивов. Причем эти станции могут настраиваться либо только на просмотр информации, либо иметь возможность влиять на какой-либо технологический процесс путем изменения выходных параметров (заданий и уставок), задаваемых контроллерам от сервера. Данные серверов активно используются для расчета технико-экономических показателей (ТЭПов), таких как, например, среднее потребление электроэнергии за смену, удельный расход пара на единицу продукции, количество затраченной на производство воды и др. ТЭПы в свою очередь являются данными для автоматизированной системы управления предприятием (АСУП). Здесь идет учет и обработка показателей предприятия в финансовых терминах. К этим показателям относятся кадровый, бухгалтерский, складской учеты, учеты ремонтов.

.2 Анализ существующего уровня автоматизации

В состав автоматизированной системы управления технологическим процессом каталитического риформинга входят средства получения, преобразования, передачи и отображения информации, управляющие, вычислительные устройства, с помощью которых происходит переработка информации и предоставление ее персоналу. АСУТП представлено управляющим вычислительным комплексом КТС Режим -1М.

С помощью технических средств Режим-1М достигается две цели:

-    использование в пневматике агрегатного принципа построения систем;

-           централизованный контроль и управление.

Централизованное управление позволяет:

-   управлять с одного пульта N-однотипными агрегатами либо цепочкой, взаимосвязанных по технологии агрегатов непрерывного действия;

-    обеспечить связь с ЭВМ;

-   осуществлять автоматический переход с режима на режим, обходясь минимальным количеством аппаратуры.

КТС Режим-1М используется в качестве самостоятельной информационно-управляющей структуры. Внешний вид изображен на рисунке 2.2.

- стойка; 2 - табло; З - приборы ПВ-4.4Э; 4 - прибор ППМ-20П; 5 -мнемосхема; 6 - пульт управления; 7 - дверцы; 8 - кнопки; 9 - переключатель; 10, 12 - пневматические и электрические клеммники; 11- поворотная рама.

Рисунок 2.2 - Внешний вид и габаритные размеры установки

Конструктивно она оформлена в виде стойки 1, устанавливаемой на полу      в операторской и имеющей сзади поворотную раму 11. На лицевой стороне стойки размещены табло 2 световой сигнализации, четыре трехточечных регистратора З типа ПВ4.4Э, многошкальный прибор ППМ-20П, мозаичная мнемосхема 5 технологического процесса, пульт управления 6. В нижней части задней стороны стойки размещены пневматические клеммники 12 для подключения линий от пневмодатчиков и к исполнительным устройствам, а электрические цепи вводятся через клеммники 10. Переключателем 9 осуществляется вызов на регистрацию девяти наиболее важных и трех вспомогательных параметров процесса при помощи прибора ПВ4.4Э.

Чтобы вызвать параметры для показания их на приборе 4 ППМ-20П, имеется ключ вставляемый в гнезда, установленные в соответствующих точках мнемосхемы. Нужная шкала появляется в окне лицевой панели прибора автоматически. Сигнализация об отклонении параметров двухуровневая (о завышении и занижении); в табло используются два светофильтра - красный и зеленый. Регулирующие блоки СТАРТ расположены в нижней части и закрыты дверцами 7. Кнопки 8 служат для проверки сигнализации.

Агрегатный комплекс КТС Режим-1М содержит два типа стоек:

·   операционные аналоговые стойки. В них располагаются приборы контроля регистрации, мнемосхема и органы управления. Операторскую зону контроля и управления образуют операторские аналоговые стойки, панели щита, в которых размещены электрические приборы контроля и регистрации температур, а также устройства защиты;

·   функциональные аналоговые стойки. В них осуществляется обработка параметров, результаты которых передаются на операторские аналоговые стойки. Часть результатов обработки поступают постоянно, а часть периодически. Функциональные аналоговые стойки установлены в магнитном зале.

КТС Режим-1М может выполнять следующие функции:

а)     автоматическая одноконтурная или каскадное регулирование параметров по П или ПИ-закону;

б)    контроль по вызову оператора текущих значений параметров, номиналов, управляющих сигналов от задатчиков ручного дистанционного управления на многоканальном приборе;

в)     обнаружение технологических и аварийных параметров, передача сообщений оператору через сигнализацию на мнемосхеме;

г)     непрерывная регистрация значений важнейших технологических параметров;

д)    сигнализация и контроль на общей мнемосхеме N однотипных объектов;

е)     централизованный автоматический переход с режима авторегулирования на ручное дистанционное управление и наоборот;

ж)    сигнализация об отклонениях параметров для любого из N агрегатов;

з)     централизованное управление задатчиками номиналов и задатчиками ручного дистанционного управления исполнительными механизмами.

Недостатками КТС Режим-1М является большая собственная инерционность, а также сложность устроения больших вычислительных устройств.

На объекте установлены датчики и первичные преобразователи с выходом в форме стандартного пневматического сигнала. Эти датчики морально устарели, также для них характерна существенная инерционность.

Измерение величин является основным средством контроля производственных процессов, поскольку протекание технологических процессов и состояние агрегатов характеризуется физическими и химическими величинами. В настоящее время измерение параметров осуществляется посредством следующих приборов:

а)    Измерение уровня: дифференциальный мембранный манометр ДМ 3853М, работающий в комплекте с преобразователем ПН - П3.

Манометры дифференциальные мембранные типа ДМ представляют собой стационарные измерительные преобразователи перепада давления с унифицированным выходным сигналом переменного тока, основанным на изменении взаимной индуктивности. Дифманометры предназначены для измерения уровней жидкости по давлению гидростатического столба, находящегося под атмосферным, избыточным или вакуумметрическим давлением.

Техническая характеристика:

1)              предельно допускаемое рабочее избыточное давление: 63 кгс/см2;

2)          пределы изменения взаимной индуктивности : 0 - 10 мГн.

б)    Преобразователь нормирующий ПН - П3 предназначен для преобразования сигналов дифференциально-трансформаторных датчиков, выраженных в единице взаимоиндуктивности 0 - 10 мГн в унифицированный сигнал постоянного тока от 0 до 5 мА.

Техническая характеристика:

1)              температура окружающего воздуха Т: от плюс 5ºС до минус 50ºС;

2)          влажность воздуха ξ: 80%;

3)          напряженность внешних магнитных полей Н: 400 А/м;

) выходной сигнал: от 0 до 5 мА.

в)    Для измерения температуры используется термопара ТСП-5071 платинового сплава, с рабочим диапазоном температур от -260ºС до +750ºС, максимальная температура кратковременного режима работы +800ºС.

Для получения унифицированного сигнала          с ТСП-5071 используют измерительный преобразователь НП-ТЛ-1И. Он предназначен для преобразования сигналов термопар, термоэлектрических преобразователей, термопреобразователей сопротивления, реохордов соответственно в унифицированный сигнал постоянного тока (0-5мА) по ГОСТ 9895-78. Искробезопасность цепи датчика обеспечивается при работе преобразователя в комплексе с электропневматическими преобразователями ЭПП-12 и другими активными нагрузками, не имеющими собственного питания.

Некоторые технические характеристики НП-ТЛ-1И:

1)          выходной сигнал НП-ТЛ-1И (0¸5 мА) постоянного тока пропорционален изменению температуры;

2)          источник питания преобразователей сеть переменного тока с напряжением 220В и частотой 50Гц;

3)          сопротивление нагрузки, включая сопротивление линии связи нагрузки с преобразователей не должно превышать 2,5кОм;

) сопротивление линии связи датчика с преобразователем не должно превышать 150Ом на оба провода;

5)          употребляемая мощность не превышает 15Вт;

6)          основная погрешность не более 1%;

г)  Унифицированный сигнал постоянного тока (0¸5 мА) с преобразователя НП-ТЛ-1И поступает электропневматический преобразователь ЭПП-12. Этот прибор предназначен для преобразования унифицированного непрерывного сигнала постоянного тока в унифицированный пропорциональный непрерывный пневматический сигнал (в данном случае - сигнал давления воздуха (0,2¸1 кгс/см2)). ЭПП-12 применяется для связи электрических аналоговых приборов и систем регулирования с пневматическими приборами и системами [3]. После электропневматического преобразователя ЭПП-12 пнемосигнал поступает на прибор, контролирующий и регистрирующий ПКР-2 двухшкальный, пневмосигнал на выходе которого составляет (0,2¸1 кгс/см2);

Прибор контроля пневматический регистрирующий ПКР-2:

1)          количество входов 2;

2)          электропитание прибора: ~220 В;

) пневмопитание прибора: 140 кПА;

) количество переменных: до 5;

д)    Устройство регулирующее пневматическое пропорционально-интегральное с линейными статическими характеристиками ПР3.31.

Регулятор может быть использован для работы с датчиками, приборами контроля, задатчиками или другими устройствами со стандартными пневматическими сигналами на входе и выходе.

Регулятор предназначен для получения непрерывного пропорционально-интегрального регулирующего воздействия давления сжатого воздуха на исполнительный механизм или какое-либо другое устройство системы регулирования с целью поддержания измеряемого параметра (расхода, давления, температуры) на заданном уровне. Действие регулятора основано на принципе компенсации сил, при котором механические перемещения чувствительных элементов близки к нулю. Из-за этого регулятор обладает высокой чувствительностью.

Сигналы, поступающие от задатчика и от измерительного прибора в виде давления сжатого воздуха, действуют на мембраны элемента сравнения.

Силы, развиваемые действием разности сигналов параметра и задания на устройства сравнения, уравновешиваются силами, развиваемыми действием сигналов отрицательной единичной и регулируемой положительной обратной связи.

Пропорциональная составляющая регулятора вводится путем воздействия на отрицательную обратную связь. Интегральная составляющая вводится посредством воздействия на положительную обратную связь. Каждая из обратных связей соответствующую составляющую в общее регулирующее воздействие регулятора.

Степень воздействия этих составляющих настраивается регулируемыми сопротивлениями предела пропорциональности времени интегрирования.

Линейность статических характеристик достигается за счет введения двух сумматоров в прямой канал и в линию обратной связи операционного усилителя.

Регулятор состоит из элементов аналоговой техники: пятимембранного и трехмембранного элементов сравнения, повторителя-усилителя мощности, повторителя, регулируемых и нерегулируемых пневмосопротивлений, емкости. Кроме того, в регулятор входят дискретные элементы - выключающие реле.

Все элементы монтируются на плате 7 из органического стекла с помощью винтов и соединительных ножек. Связь между элементами осуществляется через каналы в них и в плате.

Нерегулируемое сопротивление ПД1 встроено в повторитель-усилитель мощности, а сопротивление ПД2 вставлено во входной канал этого же элемента.

К штекерному разъему 12 элементы подключаются гибкими трубками 11, причем на плате возле трубок и на соответствующих им штуцерах стоят одинаковые цифры.

Плата 7 крепится на раме 6, которая монтируется на основании 10. кожух 9, выполненный из полистирола, фиксируется двумя винтами 8.

У регулятора имеется два органа настройки предела пропорциональности в диапазоне от 2 до 3000%, что значительно повышает плавность настройки.

В целях получения максимальной стабильности регулирования минимального времени переходного процесса и уменьшения величины запаздывания расстояния от измерительного прибора (датчика) до регулятора и от регулятора до исполнительного механизма должны быть минимальными. Приборы контроля со встроенными в них задатчиками могут устанавливаться на расстоянии до 300м от регулятора.

В случаях регулирования процессов, для которых запаздывание в линиях связи не имеет существенного значения по сравнению с весьма большими запаздываниями в самих процессах, регуляторы могут устанавливаться на значительных расстояниях от измерительных приборов и механизмов (до 300 м.), при этом целесообразно установить регулятор на корпусе прибора контроля.

Регулятор подключается к прибору контроля со станцией управления системы СТАРТ (ПВ10.1Э, ПВ10.1П, ПВ3.2).

Переход с программы на автоматику и с автоматики на ручное управление производится следующим образом:

Выключить регулятор и нажать кнопку А. Установить ручным задатчиком давление, равное параметру.

Выключить регулятор при нажатой кнопке А, что соответствует автоматическому регулированию.

Переход с автоматического на ручное управление осуществляется при отключенном регуляторе. Вращением ручки задатчика установить стрелку задания на уровне стрелки клапана, включить кнопку Р и перейти на ручное управление.

e)       Дифманометры сильфонные пневматические типа ДСП-778Н.

Предназначены для работы в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров производственных технологических процессов с целью выдачи информации в виде унифицированного пневматического выходного сигнала о перепаде давления, расходе жидкости и газа, а также уровня жидкости.