Курсовая работа (т): Моделирование локальной системы автоматического регулирования. Объект управления - осевой насос

2.4 Требования к способам и средствам связи для информационного обмена между компонентами системы

Одним из наиболее важных параметров протекания технологического процесса является давление в общем магистральном трубопроводе.

Прибор контроля должен непрерывно выдавать значение параметра, а не сигнализировать о его определенных значениях, обладать диапазоном измерения 0-16 МПа, точность измерения приборов, выраженная классом точности, не должна быть менее 0,01. Для данной цели возможно применение различных типов датчиков.

2.5 Требования к способам и средствам связи для информационного обмена со смежными системами

По команде, полученной с сервера АРМ оператора, контроллер направляет на сервер информацию о текущем значении давления, а также информацию о событиях. Таких как выход за уставки аналоговых сигналов, изменения состояния дискретных сигналов, возникновения ошибок и сбоев, прекращения питания, отказ источников питания и контроллера, обрыв цепи аналогового датчика и т.д.

2.6 Требования к показателям назначения

Продолжительность интервала времени между моментом изменения текущего значения давления и моментом, когда датчик зафиксирует это изменение, должно быть не больше 0,5 секунды.

Продолжительность интервала времени между моментом передачи сигнала и моментом завершения его обработки должно быть меньше 2 секунд.

ЛСАР должна обеспечивать следующие режимы функционирования объекта управления:

пуск;

нормальный режим;

нормальный (плановый) останов;

2.7 Требования к метрологическому обеспечению

Требования к погрешности каналов измерения основных технологических параметров должны соответствовать нормам РД 34.11.321-96;

Дополнительная погрешность, вносимая в информацию при ее первичной обработке в ПТК (при вводе и преобразовании в цифровую форму), должны быть не более 0,15% от шкалы для унифицированных сигналов тока и напряжения;

Погрешность задания коэффициентов, установки значений констант, уставок сигнализации должна быть не более 0,2% от диапазона изменения параметра;

Средства измерения и комплектующие ИС, должны иметь действующие поверительные клейма (свидетельства о поверке);

Метрологическая аттестация измерительных каналов, применяемых в области государственного контроля и надзора, должна осуществляться в соответствии с РД 34.11.202-95.

2.8 Требования к контурам регулирования

Готовность к регулированию должна достигаться не более чем через 2сек. после выхода основного насосного агрегата на стабильный режим работы. Расчет и отработка регулирования должны занимать не более 3 сек.

2.9 Требования к надёжности ЛСАР

Все измерительные приборы и исполнительные механизмы, установленные по месту, должны иметь взрывозащищенное исполнение;

все электрические приборы и механизмы, установленные по месту, должны иметь искробезопасные цепи питания и управления;

3. ОПИСАНИЕ АВТОМАТИЗИРУЕМЫХ ФУНКЦИЙ

Оперативный контроль работоспособности оборудования системы смазки и охлаждения осуществляется оператором ЦЩУ по показаниям на АРМ оператора.

В объем оперативного контроля входят:

давление воды до и после фильтров очистки;

давление воды в основном магистральном трубопроводе;

положение запорной арматуры,

работа насосов,

отсутствие течи по соединениям трубопроводов.

измерение текущего значения давления;

передача на сервер АРМ оператора текущего значения давления;

регулирование давления, регулирование осуществляется путём уменьшения мощности подкачки;

передача на сервер АРМ оператора сообщений о возникновении нештатных ситуаций;

.  Вода давлением городской сети поступает в РЧВ-1, откуда насосами НХП подается в станционную сеть хозпитьевого водопровода (В-1).

2.      Вода из городского водопровода подается на всосы НХПВ и ими перекачивается в станционную сеть В-1, при этом давление создаваемое насосами возрастает на величину давления городской сети.

.        Вода поступает в станционную сеть из городского водопровода при отключенных насосах, давление в станционной сети при этом равно городскому.

.        Режим ремонта - режим простоя оборудования при останове, выведения из эксплуатации.

Первый и второй режимы работы используются в качестве основных. Выбор режима зависит от настроек системы ЧРП (частотно-регулируемого привода)

4. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМЫ ЛСАР

Функциональная схема

Рассмотрим функциональную схему локальной системы автоматического регулирования (рис. 1).

Рис. 1. Функциональная схема локальной системы автоматического регулирования (ЛСАР)

Обозначение переменных: - задающий сигнал, e - ошибка регулирования, - выходной сигнал регулятора, - управляющее напряжение, h - перемещение регулирующего органа, - расход вещества или энергии, F - возмущающее воздействие, Р - регулируемый параметр (например давление), - сигнал обратной связи (выходное напряжение или ток преобразователя).Характерной особенностью схемы является наличие токового преобразователя, обеспечивающего работу автоматического регулятора со стандартными значениями тока (4-20 mA).

Система, работающая по программе, фиксирует изменения возмущающего воздействия и с использованием программы вырабатывает входную величину объекта. Применяются и комбинированные системы, работающие как по отклонению от задания, так и по программе.

В ЛСАР задатчиками управляет оператор, а в АСУ ТП оператор выполняет другие функции, так как в системе находится УВМ, которая и управляет задатчиками ЛСАР. Структурная схема предоставлена в приложении В

5. СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ

Схема автоматизации для ХПНС предоставлена в приложении А

. ВЫБОР ДАТЧИКА

Прибор должен непрерывно выдавать значение параметра, а не сигнализировать о его определенных значениях, обладать диапазоном измерения 0-16 МПа, точность измерения приборов, выраженная классом точности, не должна быть менее 0,1. Для данной цели возможно применение различных типов датчиков. В таблице № 1 приведены возможные варианты датчиков избыточного давления и преобразователей разности давления.

Таблица 1

Техническая характеристики датчика

Датчики давления «Метран-55» Датчики давления Метран-55 (в дальнейшем датчики), предназначены для непрерывного преобразования измеряемой величины - давления жидкости, газа (в т.ч. газообразного кислорода и кислородосодержащих газовых смесей) и пара - избыточного, абсолютного, а также измерения уровня жидкостей - в унифицированный токовый или вольтовой выходной сигнал. Датчики предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

Управление параметрами датчика:

Кнопочное со встроенной панели;

С помощью HART - коммуникатора или компьютера;

С помощью программы ICP-Master и компьютера или программных средств АСУ ТП.

локальный система насосный датчик контроллер

7. ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА

Исполнительный механизм состоит из частотного регулируемого привода, для обеспечения плавного пуска с измеряемыми динамическими величинами с возможностью переключения в ручной режим управления далее ЧРП, и основного органа - каскадом насосов на асинхронных двигателях. Переключение и введение в различные режимы управления насосами происходит при помощи регулирования ЧРП по частотному управлению. Основное напряжение на пускатели ПМ-12 - 24В.

Краткие технические характеристики:

·  мощность: 1Ф~220 В - 0,25…2,2 кВт; 3Ф~380 В - 0,25…2,2 кВт

·              перегрузочная способность до 150% (1 мин)

·              выходная частота 0…400 Гц

·              встроенный ПИД регулятор

·              встроенный ЭМС фильтр класса С2

·              встроенный тормозной прерыватель

·              входы: 5 цифровых многофункциональных, 1 аналоговый

·              выходы: 1 цифровой с открытым коллектором, 1 релейный, 1 аналоговый

·              все входы/выходы свободно программируемые

·              интерфейс RS-485 в стандартной комплектации с возможностью дистанционного управления и мониторинга

·              охлаждение: 1Ф~220 В - 0,2...0,75 кВт - естественное; 1Ф~220 В - 1,5...2,2 кВт и 3Ф~380 В - принудительное, с вентилятором;

·              более 10 функций защиты электродвигателя

Питание основных насосов происходит трехфазным напряжением 380\220В, переменного тока приводимым в ход через электромагнитный пускатель ПМ-12 с изменением омического выхода. Исполнения механизмов - с релейным выходом сигнализации положения, для преобразования в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА механизмы комплектуются блоком усилителя БП-63.Выходной сигнал контроллера проходит через контакты переключателя управления «автоматический - дистанционный» и контакты кнопок ручного управления исполнительным механизмом блока ручного управления БРУ. При этом блоком БРУ производится индикация направления срабатывания ПИ-регулятора, а также показание положения исполнительного механизма (регулирующего органа) с помощью встроенного стрелочного указателя положения.

Пройдя через контакты переключателя управления и кнопок, сигнал от контроллера поступает на входы управления пускателя бесконтактного реверсивного ПБР-3А, предназначенного для преобразования выходного сигнала 24В контроллера в импульсный сигнал амплитудой 380В, необходимый для управления двигателем МОЭ.

8. ВЫБОР СРЕДСТВ СВЯЗИ

Сигнал с электронного преобразователя датчика давления Метран 55 Ди подключается к блоку питания, осуществляющему питание датчика постоянным напряжением 24В и искрозащиту сигнальных цепей датчика. Токовый сигнал стандарта 4-20 мА от датчика проходит через блок питания и по двум проводам поступает на клеммы модуля ввода аналоговых сигналов 1746-NI8.

9. ВЫБОР КОНТРОЛЛЕРА

Программируемый контроллер Wago 750-873 - широко используются во всем мире. Популярное решение для расширяемых приложений автоматизации. Экономичные и легкие в использовании процессоры с большими возможностями. Исключительная надежность, подтвержденная в сотнях тысяч приложений Расширенная система команд, включающая косвенную адресацию, широкие математические возможности и вычисление выражений.

Рисунок 2. Технические характеристики контроллера Wago 750-873

Модульная конструкция ввода-вывода, памяти и интерфейсов связи обеспечивает перестройку и расширение контроллера. При конфигурации контроллера Вы определяете необходимое количество входов-выходов, требуемый объём памяти и тип сети связи. Впоследствии при необходимости расширения возможностей контроллера можно добавить в него Вх/Вых, память или интерфейсы связи. Быстрый обмен сообщениями по сети, связь с другими сетями, а также связь между модулями в шасси.

Аппаратура контроллера разработана для эксплуатации в тяжёлых промышленных условиях, для противостояния вибрациям, повышенной температуре и электромагнитным помехам.

Компактная конструкция контроллера позволяет устанавливать его в ограниченном пространстве.

Удалённый доступ к контроллеру возможен посредством соединения с ним по сетям Ethernet, ControlNet, DeviceNet, DH+, DH-485.

10. ВЫБОР МОДУЛЕЙ ВВОДА-ВЫВОДА

Таблица 2

Технические характеристики модуля ADAM-4017

11. БЛОК-СХЕМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЛСАР В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ

Рисунок 3. Блок-Схема Алгоритмов работы

12. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Проверка настроек на оптимальность проводится путем расчета показателей.

Для определения прямых показателей качества строится переходная характеристика замкнутой системы найденными настройками регуляторов.