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

реализация контуров регулирования;

выполнение алгоритмов противоаварийной защиты и блокировок;

выполнение алгоритмов управления технологическим процессом;

организация информационного обмена со станциями операторов, а также другими подсистемами.

Операторский интерфейс интегрирован в системе управления I/A Series и позволяет выполнять широкий круг операций, как по конфигурированию системы, так и по управлению процессом.

Конфигурированные функции дают возможность как начальной настройки рабочей станции на текущую конфигурацию объекта управления, так и оперативной ее корректировки в режиме «on-line».

К данной группе функций относятся также формирование архивных копий базы данных станций, восстановление БД при ее нарушении.

В режиме конфигурирования осуществляется формирование списков оперативного персонала и определение прав доступа каждого работника. Дополнительные функции включают в себя функции начальной загрузки контроллеров.

К функциям интерфейса оператора относятся:

получение информации о протекании процессов и состоянии оборудования от управляющих контроллеров I/A Series, либо от смежных систем управления;

формирование архива исторических данных;

отображение текущего состояния технологического процесса и оборудования в виде мнемосхем, диаграмм, таблиц и т.д. на основе многооконного интерфейса;

отображение исторических трендов параметров;

формирование команд управления, изменения установок регуляторов с контролем достоверности вводимой информации;

расчет обобщенных показателей работы установок и агрегатов;

сигнализации нарушений технологического регламента и возникновения аварийных ситуаций, введение и отображение журнала нарушений регламента и событий, произошедших в системе;

прием от подсистем верхнего уровня иерархии заданий и ограничений по ведению технологического процесса, выдача информации в подсистемы верхнего уровня и в смежные подсистемы;

обеспечение безопасности путем контроля прав доступа оператора, а также анализа вводимой информации;

контроль и диагностика работоспособности программно-технических средств.

В состав фирменного программного обеспечения входят также инструментальные (сервисные) средства для разработки отладки и документирования прикладного программного обеспечения, проведения наладочных работ.

Алгоритмы управления

В процессе функционирования системы алгоритмы обрабатывают команды оператора, сигналы об изменении технологических параметров, поступающие от устройств ввода/вывода и выдают управляющие воздействия на исполнительные механизмы.

Алгоритмы для каждого исполнительного механизма составлены с учетом их подключения к устройствам ввода/вывода, подвода питания, а также функциональных задач, реализацию которых обеспечивает данный исполнительный механизм. При отработке алгоритма учитываются: возможный запрет по блокировке, время отработки каждой стадии, появление отказа.

Выдача команд управления на исполнительные механизмы производится с последующим контролем их выполнения, для чего запускается таймер на время, отведенное на выполнение команды. Если подтверждение приходит раньше установленного времени, то команда считается отработанной. Если после времени задержки подтверждение не пришло, то выдается сообщение об ошибке.

Согласно РД50-34.698-90, условия, при которых прекращается решение комплекса задач автоматизированным способом и оператору необходимо обеспечить безаварийный останов технологического процесса (возможен также перевод процесса на управление по месту), следующие:

пропадание питания на рабочем месте оператора-технолога;

обрыв линий связи между контроллерами и шкафами АСУТП и ПАЗ.

В системе I/A Series используется модульный принцип при разработке стратегии управления. Управляющие модули являются уникальными поименованными управляющими единицами в системе I/A Series. Функциональный блок - это основной компонент управляющего модуля, то есть, это блок, из которых строится управляющий модуль. Каждый функциональный блок содержит в себе управляющий алгоритм (такой, как ПИД, Аналоговый Выход или Аналоговый Вход). Алгоритмы Усовершенствованного Управления процессом также включены в функциональные блоки, например, регулирование с функцией Нечеткой логики. Будучи соединенными, вместе в определенной последовательности, несколько функциональных блоков образуют управляющий модуль.

ПО I/A Series поддерживает несколько языков управления для разработки конфигураций: функциональные блоки и язык релейной логики. В пределах одного управляющего модуля можно смешивать эти управляющие языки.

Функциональный блок представляет собой конструктивный элемент для создания алгоритмов, выполняющих управление технологическим процессом или его мониторинг. Каждый функциональный блок включает в себя алгоритм и параметры, которые позволяют настраивать этот алгоритм. Алгоритмы функциональных блоков варьируются от простого преобразования входного сигнала до сложных управляющих стратегий.

Функциональный блок использует данные параметров, полученные от пользователя, от самого функционального блока или от других функциональных блоков для выполнения своих вычислительных и логических функций и для передачи выходного значения в другие функциональные блоки или в полевые приборы. Некоторые функциональные блоки могут также определять условия алармов.

Язык релейной логики позволяет создавать модульные логические схемы управления в удобных, простых для использования релейных символах. Программы релейной логики определяют простые релейные операции. Программы релейной логики, вместе с непрерывными и последовательными блоками управления управляющего процессора, может использоваться для реализации сложных стратегий управления. На основе функций обмена данными и наличия сети управления выполнение программ релейной логики в одном модуле Полевой шины может быть скоординировано с другими логическими, непрерывными и периодическими функциями в любом сетевом управляющем процессоре.

Алгоритмы контроля и сигнализации

Для отображения сигнализации параметра состояния на экране станции оператора используется смена цвета:

зеленый - нормальное состояние параметра или оборудования;

желтый - предупредительная сигнализация;

красный - аварийная сигнализация.

Отклонения и отключения сопровождаются на мнемосхеме мигающим светом и дополнительно подачей звукового сигнала.

Система снабжена алгоритмами диагностики исправности технических средств системы и устройств, которые она обслуживает (датчики, исполнительные механизмы и т.д.).

Отображение на экране монитора контуров регулирования обеспечивает возможность контроля текущего состояния параметра, уставки и состояния исполнительного механизма, график изменения параметра во времени, возможность выбора режима работы регулятора (автоматический/ручной), изменение уставки или состояния исполнительного механизма.

Отображение на экране монитора исполнительных механизмов с дискретным управлением (краны, отсечные клапана, электрозадвижки, насосы и т.д.), обеспечивает возможность контроля текущего состояния механизмы и управления этим механизмом.

Алгоритмы управления отсекателями.

Алгоритмы предназначены для управления пневмоприводом отсекателей через пилотный клапан и контроля над их состоянием (рисунки 2.23 - 2.24).

Для контроля состояния отсекателей установлены сигнализаторы крайних положений.

Схема управления предусматривает:

два дискретных выходных сигнала (ОТКРЫТЬ, ЗАКРЫТЬ);

два дискретных входных сигнала (ОТКРЫТ, ЗАКРЫТ);

команды управления оператора или алгоритмов управления.

Сигнализация «Превышено время открытия/закрытия» выдается в случае, если после времени выделенного на отработку команды состояние отсекателя не соответствует команде алгоритма.

По команде управления - выдается соответствующий дискретный выходной сигнал и запускается таймер для проверки реакции крана на команду управления, по размыканию конечных выключателей текущего состояния. После чего запускается таймер на время полного срабатывания крана.

Рисунок 2.23 - Алгоритм открытия отсекателя

Рисунок 2.24 - Алгоритм закрытия отсекателя

При появлении сигнала неисправности производится сброс таймера и вырабатывается сообщение об отказе, с последующим выходом из алгоритма, либо неисправность снимается оператором для продолжения алгоритма управления.

Алгоритмы аналогового управления.

Модули аналогового управления реализованы с учетом того обстоятельства, что для 1У372, как и для всего газоперерабатывающего завода, характерно медленное протекание технологических процессов. Поэтому в контурах аналогового управления применен закон ПИД-регулирования, реализованный по стандартной схеме с использованием функционального блока PIDХE и AO. В зависимости от вида клапана, которым управляет модуль (НО или НЗ), меняется структура модуля и его параметры. Значения настроечных коэффициентов регуляторов (коэффициент пропорциональности, постоянные времени интегрирования и дифференцирования) будут определены при наладке системы на объекте.

Выработку предупреждающих и аварийных сигналов (алармов) производят модули аналогового ввода. По данным этих модулей контроллер осуществляет выработку дискретных сигналов, по которым производится автоматическая блокировка или пуск назначенных устройств.

Алгоритмы управления электрическим приводом вентиляционных систем и насосов.

Схема управления предусматривает:

три дискретных выходных сигнала (ПУСК, ОСТАНОВ, ЗАПРЕТ ПУСКА ПО МЕСТУ);

дискретный входной сигнал состояния (РАБОТАЕТ);

команды управления, выдаваемые оператором или алгоритмом управления (ПУСК, ОСТАНОВ).

Электрическая цепь, которая управляет реле включения электропривода, состоит:

кнопки включения;

параллельных контактов самоблокировки цепи, контактов пуска по команде оператора или контроллера и кнопки выключения;

контактов размыкания цепи для останова электропривода по команде оператора или контроллера;

реле включения привода.

Контакт пуска последовательно соединен с контактом запрета пуска по месту.

После выдачи управляющего сигнала, например ПУСК (рисунок 2.25), и замыкания контактов контроллера срабатывает реле включения привода и одновременно самоблокируется цепь управления.

По команде ОСТАНОВ (рисунок 2.26) вся цепь кратковременно размыкается - электропривод выключается, контакты самоблокировки размыкаются.

Алгоритм управления отрабатывается по командам оператора или автоматически.

Рисунок 2.25 - Алгоритм запуска

Рисунок 2.26 - Алгоритм останова

Первоначально отображается текущее состояние привода.

По команде управления ПУСК или ОСТАНОВ запускается таймер (1-2сек.) для проверки реакции на команду управления, при совпадении сигнала РАБОТАЕТ с состоянием выданной команды оператора до истечения времени отработки таймера, алгоритм заканчивается. Если же состояние входного сигнала не соответствует команде, то появляется сообщение об отказе.

В случае срабатывания алгоритмов блокировок электропривод отключается

Средства проектирования

Основные средства проектирования - это FoxDraw, FoxCAE.- это графический редактор для создания и обслуживания дисплеев графического отображения динамики управления технологическим процессом. На дисплеях могут отображаться технологическая установка, технологическая зона, или подробное изображение части технологического процесса. Дисплейные объекты могут быть динамически связаны с выбранными переменными или с выборами оператора.позволяет создавать анимированные сенсорные окна (графические объекты динамически изменяют свои свойства в зависимости от состояния переменных к которым они присоединены). Такие оконные панели могут быть связаны с реальными технологическими процессами через датчики, исполнительные устройства, модули ввода/вывода промышленных контроллеров. Графический интерфейс FoxDraw соответствует стандартам интерфейса, поддерживает перемещение, закрепление панелей инструментов, открытие правой кнопкой мыши контекстного меню с часто используемыми командами.

С помощью FoxDraw можно рисовать основные объекты, используя при этом мышь вместе с панелями инструментов, позициями меню и быстрыми клавишами. Есть возможность присваивать графические атрибуты объектам и конфигурировать объекты, чтобы отображать изменения технологических параметров или действия оператора. имеет многочисленные палитры объектов, такие как насосы, резервуары, трубы, электрические двигатели, клапаны и символы ISA. Также можно создавать собственные палитры для хранения сложных объектов и стандартных символов компании. На рисунках 2.24 и 2.25 представлены мнемосхемы технологических процессов абсорбционной очистки природного газа и регенерации аминового сорбента на 1У372.

Каждая мнемосхема представляет собой графическое отображение фрагмента технологического процесса с текущей информацией. При этом показывается текущее значение параметров процесса, текущее состояние оборудования, состояние сигнализаций, реперы точек контроля и др. Обновление текущей информации на мнемосхеме выполняется автоматически с периодичностью опроса датчиков устройствами ввода/вывода. Такая форма представления информации наглядна и удобна.

Представленные мнемосхемы предназначены для визуализации на экране монитора состояния технологического оборудования и отображения текущих значений, контролируемых параметров 1У372 и используются операторами-технологами в качестве основного средства контроля и управления технологическим процессом.

Для облегчения работы оператора и обеспечения хорошего восприятия фактического состояния технологического процесса на мнемосхемах отображены объемные элементы мнемосхемы, максимально приближенные к виду реальных конструкций оборудования. Мнемосхемы повторяют с некоторыми особенностями функциональную схему автоматизации, содержат основное технологическое оборудование и направления движения материальных потоков, отражают принципиальную схему КИПиА с одновременной индикацией в цифровой форме:

значений контролируемых и регулируемых технологических параметров;

значений сигналов, характеризующих действительное состояние двухпозиционных, исполнительных механизмов (отсекателей);

состояния (ВКЛ/ВЫКЛ) различного электротехнического оборудования;

состояние технологического параметра относительно технологических и аварийных регламентных значений.

Рисунок 2.27 - Мнемосхема «Очистка природного газа»

Рисунок 2.28 - Мнемосхема«Регенерация аминового сорбента»

Программа FoxCAE представляет мощную работающую под Windows систему, которая полностью автоматизирует процесс разработки баз данных для станций управления системы I/A Series. FoxCAE повышает эффективность процесса разработки, позволяя создавать и документировать программы управления в графической среде. FoxCAE также обеспечивает такой же удобный для пользователя доступ к существующим базам данных процессоров управления (СР), упрощая обслуживание и документирование.