Дипломная (вкр): Автоматизация процесса каталитического риформинга

Состоит из измерительного блока и унифицированного пневмопреобразователя. Принцип действия основан на пневматической силовой компенсации.

Пpибоpы пpедназначены для pаботы во взpывоопасных помещениях.

ж)          Описывая полевую автоматику передела, также необходимо указать на существование вторичных приборов.

Одноточечные автоматические, показывающие и самопишущие потенциометры КСП-3 и КСУ-3 - это стационарные, одноточечные, показывающие и регистрирующие приборы с записью на диаграммном диске. Предназначены для контроля и записи различных величин, изменения значений которых могут быть преобразованы в изменение напряжения постоянного тока. В приборах осуществлена механическая связь реверсивного двигателя, перемещающего реохорд, со стрелкой прибора, с записывающим устройством и с дополнительными устройствами. Запись осуществляется пером, кинематически связанным с реверсивным двигателем.

После описания полевой автоматики, следует отметить слабые места существующей системы:

1)          физический и моральный износ, как следствие - низкая надежность;

2)               операторское помещение характеризуется излишним количеством регистрирующих приборов, что влечет за собой увеличенную нагрузку на эксплуатацию и ремонт, повышенный уровень энергопотребления и шума. Также панели КИП с блоками ручного управления удалены от оператора, что также затрудняет его работу. В целом операторское помещение не соответствует современным техническим и эстетическим стандартам.

Ликвидация данных недостатков позволит повысить эффективность автоматического и человеко-машинного управления и снизить затраты на эксплуатацию системы, в итоге, повысить качество полупродуктов.

2.3 Технические требования, предъявляемые к системе автоматизации

Требуемые функции комплекса.Поставленная перед АСУТП цель управления - поддержание всех технологиских параметров максимально приближенными к регламентным, достигается выполнением перечисленных ниже функций:

1) Контроль над технологическим процессом, состоянием технологического оборудования и управление процессами и оборудованием с помощью средств "полевой" автоматики (сбор показаний датчиков).

2) Преобразование сигналов с датчиков.

3) Вторичная обработка принятой информации (показаний аналоговых и дискретных датчиков).

4) Графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме (динамизированные мнемосхемы, таблицы, тренды).

5) Диагностика и сигнализация нарушений и аварийных ситуаций с их протоколированием.

6) Расчет и прогноз сводных технологических и технико-экономических параметров и оперативный контроль над ними в часовом, сменном и месячном разрезах. Алгоритмы расчета включают в себя решение систем нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений.

7) Обмен информацией с общезаводской управляющей сетью ПЭВМ, с серверами и другими рабочими станциями сети.

8) Дистанционное управление регулирующими исполнительными механизмами.

9) Архивирование и представление значений измеренных и расчетных величин.

Топография системы. Пульты управления и контроллеры. Анализ мест установки средств полевой автоматики, трасс прокладки кабелей, характеристик помещений внутри здания каталитического риформинга показывает, что одним из вариантов размещения микропроцессорных устройств ввода-вывода информации и ее обработки является установка в операторском помещении (зона А) рисунок 2.3.

Рисунок 2.3 - Топология системы

В Таблице 2.1 приведено количество сигналов заводимых на контроллер. В таблице указано общее количество аналоговых и дискретных сигналов, для облегчения выбора подходящего контроллера.

Таблица 2.1 - Входные и выходные сигналы, контуры регулирования

В составе УВК устанавливается пять пультов управления:

-   оператор блока каталитического риформинга (зона А);

-           мастер участка (зона D);

-           диспетчер (зона Е);

-           инженерный пульт (зона Е).

Должна обеспечиваться возможность совмещения в одном кадре мнемосхем, трендов и таблиц.

.3.3 Требования к пультам управления. На основе анализа функций, выполняемых технологическим персоналом соответствующих зон участка определяем требования к пультам управления.

а) Условное обозначение - АРМ-1 (сервер системы, 15000 точек ввода-вывода).

Комплектация - цветной монитор 19-21дюймов.

Место установки - операторское помещение участка, зона А.

Основные источники информации в системе - контроллеры (85%).

Характеристики внешней информации - сведения о работе соседних переделов, а также результатах лабораторного анализа полупродуктов (15%).

Функциональные задачи - хранение информации базы данных.

б) Условное обозначение - АРМ-2 (станция оператора).

Рабочее место - оператора.

Комплектация - цветной монитор 17-19 дюймов.

Место установки - операторское помещение участка, зона А.

Основные источники информации в системе - контроллеры во всех зонах (50%).

Характеристики внешней информации - сведения о работе участка, результаты лабораторного анализа полупродуктов (50%).

Функциональные задачи - управление работой оборудования, соблюдение параметров работы. Управление восстановительными работами на оборудовании.

Характеристики интерфейса - мнемосхемы с текущими состояниями транспортных линий, протокол нарушений и изменения состояния приводов, специализированный интерфейс анализа технологических ситуаций.

в) Условное обозначение - АРМ-3 (станция разработки).

Рабочее место - инженерный персонал системы автоматизации.

Комплектация - цветной монитор 17-21 дюймов, черно-белый принтер.

Место установки - операторское помещение цеха (зона А).

Функциональные задачи - синтез и отладка интерфейса для технологического персонала, а также контуров автоматического управления.

Требования к информационным потокам. В сервере УВК должны сохраняться данные, полученные обработкой показаний датчиков, в результате технико-экономических расчетов и расчетов по алгоритмам управления.

Необходимо предусмотреть для обмена информацией между создаваемым комплексом и существующей сетью ИУС через систему связи типа Ethernet: оборудование, алгоритмы обмена информацией и программное обеспечение со стороны комплекса.

Цикл работы контуров регулирования и опроса датчиков - не более 1 с. Максимальное время передачи сообщения от любого датчика до пульта - 2 с, от пульта оператора до регулирующего органа - 2 с, максимальное время ожидания видеокадра - 2 с.

Требования к математическому обеспечению. Поставляемое прикладное обеспечение должно обеспечивать выполнение функций:

-     конфигурирование контуров локального и каскадного управления и диагностики, а также расчета технологических и технико-экономических показателей с использованием типовых модулей;

-           конфигурирование дисплейных кадров и баз данных;

-           реализация любой сложности алгоритмов и программ управления;

-           автонастройка контуров локальной стабилизации;

-           автоматизация подготовки проектных документов.

2.4 Выбор управляющего вычислительного комплекса и средств полевой автоматики. Проведение тендеров

Современный уровень развития науки и техники придал многим объектам промышленности новую особенность. Она заключается в оснащении этих объектов автоматизированными системами, предназначенными для использования в различных сферах деятельности и функционирования этих объектов (управлении, исследовании, испытании, проектировании, инженерном жизнеобеспечении) [11].

Программное обеспечение нижнего уровня должно обеспечивать прием и первичную обработку информации от датчиков, формирование и выдачу управляющих воздействий, буферизацию контролируемых параметров, диагностику работы оборудования, обмен информацией с верхним уровнем. АСУТП верхнего уровня должна принимать информацию с нижних уровней, проводить вторичную обработку информации, сохранять информацию в архивах, графически представлять принятые и архивные данные, принимать команды оператора и передавать их на нижние уровни системы, оповещать персонал об авариях. Формировать отчетные документы, обеспечить обмен информацией с АСУП. Указанным требованиям соответствуют SCADA - системы для АСУТП.

В условиях жесткой конкуренции практически во всех секторах мировой экономики применение SCADA-систем позволяет сделать мощный рывок и перейти на новый уровень функционирования предприятия. SCADA-система позволяет использовать производственную информацию на любом уровне управления в масштабе предприятия, существенно сокращая время на разработку, поддержку и внедрение проектов.

Существует множество технических решений для построения систем автоматизации с использованием SCADA-систем. Каждое из них в отдельности и в комплексе обладает своими как положительными, так и отрицательными сторонами. Специфика производственного процесса, внешние условия, требования к параметрам технических и программных средств сужают круг допустимых к применению решений. Но при этом не выделяется какой-либо наилучший из всех вариант. К тому же идеальных решений, как и всего остального идеального не бывает. Зачастую приходится рассматривать варианты, которые на первый взгляд нисколько не уступают друг другу. Но каждый из них более хорош одними своими качествами, а в других может проигрывать «конкурентам». Здесь приходится идти на компромисс, выбирая какой-либо вариант в качестве конечного решения.

От того, какой инструмент будет выбран, зависит не только качество конечного продукта, но скорость и удобство разработки, стоимость обслуживания рабочей системы и в конечном итоге стоимость всего проекта. На этапе выбора инструмента важно установить те критерии, которые должны быть определяющими. Опыт специалистов подсказывает, что наиболее актуальными определяющими критериями являются:

-   способность программного обеспечения решить задачу пользователя, функциональность продукта, удобство интерфейса оператора и разработчика;

-           эффективность разработки - выигрыш во времени, достигаемый в процессе работы;

-           надежность программного обеспечения;

-           доступность и качество технической поддержки, динамичная адаптация к запросам пользователей;

-           язык интерфейса, качество сопроводительной документации;

-           стоимость.

Также целесообразно учитывать такие важные критерии, как стоимость и затраты на сервисное обслуживание. Результат анализа существующего уровня, а также анализа технических требований, предъявляемых системе автоматизации, показывает, что необходимо провести тендер для адекватного выбора из совокупности существующих вариантов.

Для проведения тендера была выбрана группа независимых экспертов по автоматизированным системам управления и контроля в составе 3-х человек, целью работы которых является объективный и обоснованный анализ и сопоставление по каждому из вышеперечисленных критериев. Ранжировка критериев выбрана по десятибалльной шкале.

Сравнительный анализ средств полевой автоматики. Проведение тендера. Благодаря модернизации существующих средств полевой автоматики можно отказаться от большого разнообразия приборов, выполняющих различные функции, то есть снизить номенклатуру входящего в состав системы автоматики оборудования. И из результатов проведённой работы: постановки и декомпозиции задачи управления; анализа существующего уровня автоматизации; технического задания на модернизацию комплекса технических средств - выявляется необходимость проведения тендера по выбору типа управляющего вычислительного комплекса и средств полевой автоматики.

На данном участке осуществляется измерение величин: расхода, температуры, давления, уровня. Датчик температуры ТХК предназначен только для контроля, и установлен для возможности косвенной оценки протекания процесса, поэтому его технические характеристики не выходят за рамки требований. А вот датчики давления ЭКМ-1У, уровнемер УБ-П целесообразно заменить, поскольку они морально и физически устарели.

Замена прибора ЭКМ-1У на более совершенный позволит повысить точность измерения, срок службы, понизить расходы на ремонт. Как альтернативу ЭКМ-1У можно представить приборы:

·   преобразователь Сапфир-22ДИ;

·    Метран-100ДИ.

Преобразователь Сапфир-22ДИ обеспечивает непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - давления избыточного, абсолютного, гидростатического, разрежения, разности давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал. Он предназначен для работы с вторичной аппаратурой, регуляторами, контроллерами, работающими со стандартным входным сигналом 0-5мА.

Сапфир-22ДИ характеризуется высокой точностью измерений 0.25 %, но и высокой стоимостью, а так же энергоемкостью. На рассмотрение предлагаем еще один датчик Метран-100ДИ.

Прибор Метран-100ДИ предназначен для измерения давления избыточного, абсолютного, разрежения, разности давлений жидкостей, газа, пара. Исполнение общепромышленное. Характеризуется устойчивостью в условиях изменения температуры, компактной конструкцией, простотой технического обслуживания и эксплуатации, малым потреблением электроэнергии. Выходной сигнал 0-20 мА.

Критерии, по которым должны оцениваться сравниваемые приборы, включает такие характеристики, как точность, надежность, быстродействие, простота обслуживания, энергозатраты, срок службы, функциональные особенности, стоимость.

·   В результате проведения тендера были рассмотрены следующие варианты приборов:

·   дифманометр ДСП -778Н;

·   преобразователь давления Сапфир-22ДИ;

·   датчик давления Метран-100ДИ.

Анализ характеристик каждого варианта дан в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Сравнительная характеристика вариантов