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

противоаварийное действие средств ПАЗ, прекращающих развитие опасной ситуации;

выдачу информации о состоянии установки на верхний уровень системы.

Надежность системы ПАЗ обеспечивается аппаратным резервированием, временной и функциональной избыточностью и наличием функции самодиагностики программно-технических средств.

Рисунок 2.4 - Структурная схема АСУ ТП 1У372

1.5.7 Описание функционирования системы

Для функционирования системы управления выделены следующие типовые каналы измерения и управления.

Канал измерения температуры.

Канал измерения температуры предназначен для достоверного получения значения измеряемой температуры. Аналоговый канал измерения давления, состоит:

термопреобразователь Метран ТСПУ 276 Ех;

линия связи;

плата аналогового ввода;

функциональный программный блок.

Термопреобразователь состоит из первичного преобразователя и измерительного преобразователя встроенного в головку первичного преобразователя. Измерительный преобразователь (ИП) преобразует сигнал, поступающий с выхода первичного преобразователя, в унифицированный токовый выходной сигнал 4-20 мА, что дает возможность построения АСУ ТП без применения дополнительных нормирующий преобразователей. В состав ИП входит компенсатор нелинейности входного сигнала и компенсатор температуры холодного спая.

Искробезопасность электрической цепи обеспечивается барьером искробезопасности и искробезопасным источником питания.

Питание датчика 12-36В. Подключение датчика к системе, к плате аналогового ввода, унифицированных токовых сигналов, производится по двухпроводной схеме, с питанием схемы от системы.

Для получения значения температуры в системе в физических единиц конфигурируется программный модуль аналогового ввода, где указываются шкала, ед. измерения, и может проводиться фильтрация сигнала и проверка на диапазоны сигнализации. Диагностика канала измерения происходит:

непрерывно на аппаратном уровне - исправность термопреобразователя и платы ввода;

с частотой опроса термопреобразователя, при программном обращении к функциональному модулю.

Система может выявлять следующие виды неисправностей:

неисправность термопреобразователя;

обрыв или короткое замыкание линии связи;

недостоверность показаний.

Канал измерения давления.

Канал измерения давления предназначен для достоверного получения значения измеряемого давления.

Аналоговый канал измерения давления, состоит:

датчик давления Метран 49 ДИ (ДД) код МП1;

линия связи;

плата аналогового ввода;

функциональный программный блок.

Измеряемое давление подводится к открытой приемной мембране первичного преобразователя датчика и через шток передается на измерительную мембрану, вызывая ее прогиб и изменение электрического сопротивления кремниевых пьезорезисторов мостовой схемы чувствительного элемента. Электронное устройство датчика преобразует это изменение электрических сопротивлений в стандартный сигнал постоянного тока. В памяти сенсорного блока хранятся в цифровом формате результаты калибровки сенсора во всем диапазоне давлений и температур. Эти данные используются микропроцессором для расчета коэффициентов коррекции выходного сигнала. Цифровой сигнал с платы АЦП сенсорного блока с коэффициентами коррекции поступает на вход электронного преобразователя, микроконтроллер которого производит коррекцию и линеаризацию характеристики сенсорного блока, вычисляет скорректированное значение выходного сигнала и передает его в цифро-аналоговый преобразователь, который преобразует его в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА.

Погрешность измерений датчика 0,5 % при 20 0С.

Питание датчика 12-36В. Подключение датчика к системе, к плате аналогового ввода, унифицированных токовых сигналов, производится по двухпроводной схеме, с питанием схемы от системы.

Для получения значения давления в системе в физических единицах конфигурируется программный модуль аналогового ввода, где указываются шкала, ед. измерения, и может проводиться фильтрация сигнала и проверка на диапазоны сигнализации.

Диагностика канала измерения происходит:

непрерывно на аппаратном уровне - исправность датчика и платы ввода;

с частотой опроса датчика, при программном обращении к функциональному модулю.

Система может выявлять следующие виды неисправностей:

неисправность датчика;

обрыв или короткое замыкание линии связи;

неисправность платы ввода;

недостоверность показаний.

Канал измерения расхода.

Канал измерения расхода предназначен для достоверного получения значения измеряемого расхода. Аналоговый канал измерения расхода, состоит:

датчик расхода Метран 49 ДД код МП1;

линия связи;

плата аналогового ввода;

функциональный программный блок.

Канал измерения уровня

Канал измерения уровня предназначен для контроля за уровнем жидкости, уровнем поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей. Аналоговый канал измерения уровня, состоит:

датчик уровня Метран 49 ДД код МП1;

линия связи;

плата аналогового ввода;

функциональный программный блок.

Температура технологической среды от минус (-20 до + 149) ° С.

Канал измерения концентрации

Канал измерения концентрации предназначен для достоверного получения значения концентрации сероводорода Н2S в очищенном газе и регенерированном амине.

Аналоговый канал измерения концентрации Н2S, состоит:

анализатор концентрации Н2S;

линия связи;

плата аналогового ввода;

функциональный программный блок.

Измерение значения концентрации Н2S в очищенном газе осуществляется анализатором TRACOR ATLAS (модель 722). Под воздействием потока газа содержащего сероводород на поверхности ленты, пропитанной уксуснокислым свинцом, образуется коричневое пятно. Концентрация Н2S определяется по скорости формирования пятна с помощью оптической системы и электронного блока, выдающего унифицированный токовый сигнал 4-20 мА.

Измерение значения концентрации Н2S в регенерированном амине осуществляется спектрофотометрическим поточным анализатором АМЕТЕК модель 4650 (описание представлено в главе 2.1.2)

Диагностика канала измерения происходит:

непрерывно на аппаратном уровне - исправность анализатора и платы ввода;

с частотой опроса анализатора, при программном обращении к функциональному модулю.

Система может выявлять следующие виды неисправностей:

неисправность анализатора;

обрыв или короткое замыкание линии связи;

неисправность платы ввода;

недостоверность показаний.

Аналоговый выходной канал

Аналоговый выходной канал состоит из:

функционального модуля ПИД регулирования;

платы аналогового вывода;

электропневмопреобразователя регулирующего клапана.

Функциональный плата ПИД-регулирования выдает через плату аналогового вывода системы токовый сигнал 4-20 мА в электропневмопреобразователь, который преобразует его в пневматический сигнал. Подключение регулирующего клапана к каналу модуля вывода унифицированных токовых сигналов производится по двухпроводной схеме, с питанием схемы от системы. Искробезопасность электрической цепи обеспечивается встроенным барьером искробезопасности и искробезопасным источником питания.

Диагностика канала измерения происходит непрерывно на аппаратном уровне - определяется исправность платы вывода.

Дискретный входной канал.

Дискретный входной канал предназначен для определения состояния исполнительного механизма и имеет два состояния: замкнут или разомкнут.

Дискретный входной канал, состоит из:

датчика состояния;

линии связи;

платы дискретного ввода;

функционального программного блока.

Датчиками состояния являются контакты реле или концевые выключатели. Подключение датчика к системе производится по двухпроводной схеме, с питанием схемы от системы. При необходимости, искробезопасность электрической цепи обеспечивается встроенным барьером искробезопасности и искробезопасным источником питания. Для получения состояния датчика конфигурируется программный модуль дискретного ввода, который, как правило, входит в функциональный блок управления исполнительным механизмом.

Диагностика канала измерения происходит непрерывно на аппаратном уровне - диагностикой платы ввода.

Дискретный выходной канал.

Дискретный выходной канал предназначен для управления исполнительными механизмами и имеет два состояния: замкнут или разомкнут.

промежуточного силового реле;

линии связи;

платы дискретного вывода;

функционального программного блока

Управляющий сигнал, как правило, выдается сконфигурированным модулем в составе функционального блока управления исполнительным механизмом. Реле, обеспечивает выдачу выходного сигнала 240В перем.т. при 5А (внешний источник) с источником напряжения, подаваемым в контур.

Диагностика канала управления происходит непрерывно на аппаратном уровне - диагностикой платы вывода.

По результатам обработки входной информации производится формирование и передача информации на верхний уровень системы и отрабатываются алгоритмы управления.

Аналогичным образом осуществляется дистанционное управление ИМ или программными регуляторами с рабочих станций операторов-технологов. Отличием является то, что входной информацией для ПЛК являются команды в цифровом виде. ПЛК обеспечивают автоматическую самодиагностику в сети управления, а также выполнение операций по управлению каналами ввода/вывода, управлению обменом данных в коммуникационной сети.

Работа оператора-технолога с использованием рабочей станции заключается в интерактивном (диалоговом) наблюдении за ходом технологического процесса и состоянием оборудования, дистанционном управлении ИМ (исполнительными механизмами) и контурами регулирования (при необходимости), получении отчетных документов.

Организация человеко-машинного интерфейса производится с использованием SCADA-системы I/A Series (FoxView) компании FOXBORO.

Контроль и управление осуществляется с использованием следующих форм представления информации:

мнемосхемы;

тренды (графики изменения во времени аналоговых переменных);

архивные данные;

сигнализации (выдача визуальных и звуковых сообщений);

протоколы;

отчеты.

2. Описание ПТК

.1 Общее описание системы I/A Series

Возросшая конкуренция на мировых рынках заставляет компании как можно быстрее автоматизировать свои производственные мощности и объединять их в единую систему. Системы I/A Series отвечают этим требованиям и обеспечивают возможность расширения для решения постоянно усложняющихся прикладных задач. Компания Foxboro постоянно разрабатывает новые функции для I/A Series, которая является первой в мире открытой промышленной системой.

Системы промышленной автоматики должны быть построены на основании такого решения сегодняшних задач, которое будет способно справляться с проблемами завтрашнего дня. Для систем I/A Series таким фундаментом является системная архитектура.

Эти системы не только реализуют гибкое и экономичное решение для современных задач автоматизации, но и обеспечивают архитектуру, на которой в будущем можно построить информационную и автоматизированную систему управления масштаба одного или нескольких предприятий:

Размер системы, от небольших систем, управляющих локальным оборудованием и до крупных и мощных систем, использующих локальные и широкомасштабные вычислительные сети.

Модульный принцип объединения различного оборудования и программного обеспечения в соответствии с задачами и расположением

Система является распределенной как на функциональном уровне, так и на физическом

Надежный и удобный интерфейс пользователя, использующий графические дисплеи высокого разрешения и многооконный режим работы

Низкая общая стоимость работ по наладке, обучению персонала, эксплуатации и обслуживанию

Большой срок эксплуатации промышленных систем и сетей с открытой за счет соответствия международным стандартам оборудования, программного обеспечения и связи

Интеграция с другим оборудованием с помощью стандартных сетей связи и объектно - ориентированного телекоммуникационного программного обеспечения

Совместимость с уже эксплуатируемым оборудованием, обеспечивающая защиту уже сделанных вложений в системную интеграцию и прикладные программы

Поддержка прикладных программ третьих фирм, благодаря чему достигается практически неограниченная гибкость поддержки дополнительных функций. Система I/A Series разрабатывалась на основе международных стандартов оборудования, программного обеспечения и связи, за счет чего обеспечивается большой жизненный цикл системы. Кроме того, компания Foxboro в своей работе соблюдает такие промышленные стандарты и стандарты качества, как Factory Mutual, ISA и ISO 9001. Благодаря этому Промышленное программное обеспечение I/A Series переносимо на современные совместимые компьютерные платформы, такие как персональные компьютеры и рабочие станции. В систему I/A Series интегрированы более 100 интеллектуальных полевых устройств и по мере появления новых устройств они также могут быть включены в систему.

Соблюдение стандартов для операционных систем, языков программирования и баз данных гарантирует переносимость программного обеспечения на современные открытые платформы вычислений, а также сохранение инвестиций в ПО при переходе на новые поколения систем I/A Series.

Системы I/A Series отличают низкие расходы на установку, подготовку персонала, эксплуатацию и обслуживание. Все аппаратные модули I/A Series выполнены как усиленные конструкции, могут работать в экстремальных климатических условиях и устойчивы к механическим воздействиям и электромагнитным излучениям.

При использовании системных компонентов I/А Series размеры системы практически неограниченны. Самая маленькая система может состоять из одной персональной рабочей станции или единственного узла с несколькими модулями.

Модульное построение системы I/A Series обеспечивает ее относительно несложное включение в существующее систему. Малая система может постепенно наращиваться до уровня интегрированной системы автоматизации и информации масштаба предприятия. Это обеспечивает гибкость планирования внедрения начиная с малой системы и позволяет постепенно развивать ее по мере появления новых задач, не выходя при этом за рамки соответствующей статьи бюджета предприятия./A Series представляет собой новое поколение открытых промышленных систем управления, использующих самые передовые технологии и позволяющих выйти на новый уровень решения задач автоматизации предприятий.

.1.2 Контроллеры

При выборе моделей и количества контроллеров учитывались следующие факторы:

число контуров управления;

число входов/выходов аналоговых и дискретных сигналов;

необходимость аппаратного резервирования контроллеров;

унификация используемых модулей системы;

возможность расширения небольшой полнофункциональной системы управления 1У372 до более крупной и мощной автоматизированной системы, позволяющей управлять всей цепочкой технологических процессов 1У370.

В АСУ ТП 1У371 в качестве программируемых логических контроллеров (ПЛК) применены контроллеры серии FCP270 компании FOXBORO (рисунок 2.5)

Рисунок 2.5 - Внешний вид FCP270

Полевой управляющий процессор FCP270 (см. таблицу 2.3) является факультативно отказоустойчивой станцией, которая выполняет функции автоматического регулирования, синхронизации, логического и последовательного управления вместе с подключенными модулями Fieldbus (FBM) и другими устройствами интерфейса с технологическим процессом. Он также выполняет сбор данных (с помощью модулей FBM и/или других устройств) и обнаружение и уведомление об аварийных сигналах.

Таблица 2.5 - Основные характеристики FCP270