Дипломная (вкр): Автоматизация технологического процесса абсорбционной очистки природного газа на 1У372

Программное обеспечение FoxCAE (Control Application Engineering) полностью использует графический интерфейс пользователя Microsoft Windows, оно организует процесс разработки базы данных управления в ряд окон для каждой из главных задач или в рабочие области. Когда вы открываете базу данных проекта, система открывает окно рабочих областей, в котором представлены функции системы (рисунок <file:///C:\Documents%20and%20Settings\User\Рабочий%20стол\Информация%20для%20диплома\Foxboro\FoxDocRus\Applications\FoxCae\mr_01.htm> 2.29).позволяет перемещаться от одной функции к другой, не закрывая первую задачу и возвращаясь в главное меню или окно. Каждое окно рабочей области обеспечивает набор пиктограмм, позволяющих переходить от задачи к задаче.

Рисунок 2.29 - Окно рабочих областей FoxCAE

обеспечивает графическую среду для создания контуров управления, которые, в свою очередь, генерируют базу данных (БД) компаундов и блоков, которые нужно загрузить на станцию управления системы I/A Series.

Контуры создаются с помощью редактора контуров управления путем выбора блоков управления и идентификации входов и выходов технологического процесса. Чтобы автоматизировать данный процесс, FoxCAE обеспечивает оперативные библиотеки с заранее сконфигурированными данными управления, которые можно выбрать, чтобы создать контур управления. Технологические объекты системы описываются в базе данных как совокупность элементов контроля и управления.

Каждый элемент контроля и управления описывается определенной структурой данных в зависимости от управляющего комплекса, в состав которого он входит. Элементами контроля и управления являются: аналоговые и дискретные входы и выходы, двигатели, задвижки, насосы.

В базе данных АСУ ТП 1У372 сконфигурированы следующие типы блоков ввода/вывода:

блок Аналогового Ввода;

блок Аналогового Вывода;

блок Дискретного Ввода;

блок Дискретного Вывода;

блок ПИД регулятора;

основной блок управления дискретными устройствами.

Блок аналогового ввода (AIN) принимает входной сигнал от одной точки (объекта управления), который может быть аналоговым, частотно-импульсным или от интеллектуального типа полевого устройства модуля Fieldbus (FBM) или Fieldbus (FBC), или от другого блока, и преобразует его в подходящую форму для применения в стратегии управления системы I/A Series. Входной сигнал, поступающий на данный блок, представляет оцифрованные данные из блока управления оборудованием (ЕСВ) модуля FBM, а выходной сигнал представляет значение, выраженное в соответствующих физических единицах измерений.

Блок аналогового вывода (AOUT) обеспечивает возможность вывода одного аналогового значения, направленного в любой модуль Fieldbus (FBM) или модуль (FBC), способный управлять аналоговыми выходными сигналами, для применения в стратегии управления системы I/A Series. Данный блок поддерживает автоматический и ручной режимы работы, преобразование (нормирование) сигнала, смещение диапазона и балансировку выходного сигнала. Также данным блоком поддерживается каскадная инициализация и возможность диспетчерского управления.

Блок дискретного (контактного) ввода (CIN) обеспечивает стратегию управления с возможностью ввода одного дискретного входного сигнала или вывода одного дискретного выходного сигнала в любом модуле Fieldbus (FBM) или модуле FBC, содержащих такие сигналы. Данный блок также обеспечивает функции обработки аварийных сигналов, касающиеся такого ввода.

Блок дискретного (контактного) вывода (COUT) обеспечивает возможность вывода одного дискретного состояния, направленного в любой модуль Fieldbus (FBM) или модуль (FBC), способный управлять дискретными выходными сигналами, для применения в стратегии управления системы I/A Series. Выполняет хранение выходного дискретного сигнала и его адресацию и, в случае инвертирования, обеспечивает инвертирование сигнала.

Блок расширенного ПИД регулирования (Extended PID - PIDE) - Пропорциональный интегральный дифференциальный регулятор со встроенной функцией самонастройки. Блок принимает входное значение от аналогового ввода или другого ПИД-регулятора и вырабатывает управляющее воздействие на исполнительный механизм в соответствии с выбранными коэффициентами. Коэффициенты могут выбираться вручную или с помощью механизма самонастройки. Блок позволяет работать в ручном, автоматическом, дистанционном и местном режимах.

Основной блок управления дискретными устройствами (General Device - GDEV) обеспечивает двухпозиционное управление (Открыть/Закрыть) электрическими и пневматическими клапанами, а также двухпозиционное

управление (Пуск/Останов) электродвигателями с двухпроводными или трехпроводными схемами. Блок поддерживает двухпроводную конфигурацию, используя один постоянный (sustained) выход, или трехпроводную конфигурацию, используя два импульсных выхода, позволяет работать с устройствами в ручном и автоматическом режимах.

На рисунках 2.27,2.28 представлены контура управления, разработанные на языке функциональных блоков (Function Block Diagrams, согласно стандарту IEC 61131-3).

Рисунок 2.30 - Контур управления отсекателем

Рисунок 2.31 - Контур регулирования уровня

Операторские средства

Операторские средства используются в ходе повседневной эксплуатации системы управления технологическим процессом. Основные инструменты

оператора - FoxView, AIM Historian, Alarm Manager, AIM Explorer.

FoxView - это «окно» в ПО системы I/A Series, обеспечивающее удобный пользовательский интерфейс для доступа к данным технологического процесса. Пользователь может взаимодействовать в реальном времени с любыми данными установки, полевого оборудования и процесса. FoxView обеспечивает:

вход в конфигурируемую пользователем операционную среду, настроенную для конкретной категории пользователей - инженеров-технологов, операторов и программистов;

просмотр встроенных трендов реального времени и архивных трендов;

непосредственный доступ к динамическим дисплеям процесса;

доступ к четырем последним по времени использования дисплеям;

обслуживание и отображение алармов процесса с помощью Администратора алармов;

обзор компаундов и блоков в базе данных управления и доступ к детальным дисплеям блоков по умолчанию;

доступ к другим программам через FoxSelect:Historian - это прикладная программа, которая выполняет сбор, хранение, обработку и архивацию данных системы управления, необходимых для построения трендов, графиков статического управления процессами (SPC), ведения журналов регистрации, отчетов, таблиц и прикладных программ. Программа AIM Historian принимает данные, поступающие от системы I/A Series фирмы Foxboro и других систем автоматизации и управления, включая распределенные системы управления (DCS), программируемые логические контроллеры и системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Данные предыстории могут включать в себя значения точек в реальном времени (RTP), сообщения о событиях, таких как аварийные сигналы технологического процесса, и сообщения об описаниях периодических процессов.

Экземпляр AIM Historian содержит определяемую пользователем конфигурацию, которая задает собираемые данные и определяет, где хранить заархивированные данные.

Пользователь может использовать Historian для сбора данных, необходимых для выполнения следующих функций контроля технологического процесса:

учет затрат;

анализ производительности оборудования;

извлечение информации;

управление учетом ресурсов;

анализ простоев оборудования;

составление отчетов об обслуживании;

учет материалов;

анализ хода технологического процесса;

контроль качества.- это администратор алармов, обеспечивающий удобный пользовательский интерфейс для просмотра заранее сконфигурированных дисплеев алармов и быстрых ответных действий на алармы технологического процесса. В окне дисплея алармов выводятся аларменные сообщения, инициированные управляющими блоками и относящиеся к дискретному вводу, изменениям состояния, абсолютным аналоговым значениям, отклонениям, скорости изменений, несоответствиям состояний устройств и другим аларменным условиям.

Вызываемое из любой среды I/A Series, окно дисплеев администратора алармов обеспечивает:

простой и быстрый доступ к последним аларменным сообщениям через дисплей последних алармов и текущего аларма;

динамическое обновление статуса алармов и значений параметров;

цветная кодировка приоритетов и индикаторов статуса, что позволяет выделять наиболее важные алармы;

сводные дисплеи базы данных алармов с определенным статусом;

ведение истории алармов;

возможность просмотра набора алармов, отвечающих заданным пользователем критериям;

возможность отключения или временного уменьшения громкости динамиков рабочей станции и клавиатуры аварийной сигнализации;

защищенный доступ к аларменным функциям в зависимости от полномочий пользователя или системы.Explorer - это прикладная программа для архитектуры типа клиент/сервер фирмы Foxboro, позволяющая пользователям отображать поступающие в реальном времени или архивные технологические данные на рабочем столе Windows.Explorer позволяет персоналу:

интерактивно выбирать объекты данных, для которых надо построить тренд;

извлекать данные из приложений Historians, FoxHistory или AIM Historian системы I/A Series;

отображать данные в нескольких графических форматах;

осуществлять доступ к статистическим данным;

вставлять данные в прикладные программные пакеты, работающие в среде Windows.

Операционная система

В качестве операционной среды для всех операторских станций используется операционная система Windows ХР Service Pack 2.ХР - это надежная, современная, высокооперативная, мощная и высокопроизводительная операционная система, позволяющая естественным образом реализовать решения на базе архитектуры клиент-сервер. Windows NT сохраняет преемственность интерфейса Windows.

Высокая надежность Windows ХР определяется:

модульностью архитектуры Windows ХР, обеспечивающей защиту памяти процессов и вытесняющую многозадачность, предохраняющей прикладные задачи и саму операционную систему от некорректно работающих приложений;

системой защиты доступа Windows ХР, предотвращающей несанкционированный доступ к приложениям и данным;

отказоустойчивой файловой системой ХР, в которой все файловые операции основаны на транзакциях, обеспечивающих возможность возврата к нормальному состоянию в случае сбоя.

Вытесняющая многозадачность, многопроцессорность и многопоточность, страничная организация виртуальной памяти, поддержка симметричной многопроцессорной обработки (SMP), встроенные сетевые возможности обеспечивают высокую производительность Windows ХР.ХР обеспечивает ключевые технологии: DDE (Обмен динамическими данными), OLE (Связывание и встраивание объемов), OPC - OLE для управления процессами и ODBC (подключение открытых баз данных).

4. Расчет технико-экономических показателей

Система автоматизированного управления технологическим процессом предназначена для автоматического сбора данных и автоматизированного контроля, управления, защиты в реальном масштабе времени технологических процессов на установке абсорбционной очистки природного газа 1У372.

Автоматизируемым пунктом управления является операторная третьей очереди Оренбургского ГПЗ. Характер протекания технологических процессов во времени на установке непрерывный.

.1 Экономические показатели предлагаемой АСУТП

.1.1 Расчет сметной стоимости предлагаемой системы

В сметную стоимость проекта включаются все затраты, связанные с его выполнением. Определение затрат производится путем составления калькуляции себестоимости.

Расчет затрат на покупные изделия и полуфабрикаты.

При построении системы АСУТП 1У372 используются готовые к работе модули и приборы, перечень которых приведен в приложении 1 к дипломному проекту, их общая стоимость определяется по формуле:

где  - затраты на покупные изделия и полуфабрикаты, рубли;- норма расхода j-го комплектующего изделия, полуфабриката, штуки;

Цj - цена единицы j-го комплектующего изделия, полуфабриката, рубли/штуки;=1..m - перечень покупных изделий и полуфабрикатов на единицу изделия.

Таблица 3.1 - Затраты на покупные изделия и полуфабрикаты.

Расчет затрат на заработную плату.

Затраты на сборочно-монтажные работы. Сборочную (80 часов) и монтажную (180 часов) работу ведут два инженера-электронщика I категории (оклад 11640 рублей в месяц) и шесть слесарей КИПиА 6-го разряда (оклад 7450 рублей в месяц).

Затраты на пуско-наладочные работы. Работу выполняют два слесаря КИПиА 6-го разряда, один инженер-электронщик I категории, два инженера-программиста I категории (оклад 11400 рублей в месяц). Время пуско-наладочных работ 120 часов.

Основная заработная плата работников определяется по формуле:

где  - основная заработная плата разработчика, руб; пп - трудоемкость, чел/ч;

Ом - месячный оклад разработчика, руб.;

Др - количество рабочих дней в месяце, дни; - длительность рабочего дня, часы.

Тогда, на сборочно-монтажные и пуско-наладочные работы основная заработанная плата составит:

Дополнительная заработная плата работников рассчитывается по формуле:

где  - дополнительная заработная плата разработчика, руб.;

Нд - норматив дополнительной заработной платы, %.

Норма дополнительной заработной платы для инженеров составляет 45%, для слесарей КИПиА 18 %. Следовательно, дополнительная заработанная плата составит:

Отчисления на социальные нужды рассчитываются по формуле: