Разработка автоматизированной системы управления процесса ректификации возвратного изобутилена

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация - одна из ведущих отраслей науки и техники, развивается в настоящее время особенно динамично. Автоматизация качественно изменяет характер труда рабочих, неизмеримо облегчая его. Это приводит к улучшению основных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению производительности труда. Автоматизация обеспечивает сокращение браков и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшение численности основных рабочих, удлинение сроков межремонтного пробега оборудования.

Внедрение специальных автоматических устройств, в частности РСУ Delta V способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами.

Развитие автоматизации подразделяют на 4этапа:

1) Первый этап - механизация труда (машины и аппараты выполняют работу, требующую физических усилий).

2) Второй этап - автоматизация контроля производства (наблюдение за ходом технологического процесса).

3) Третий этап - частичная автоматизация производства.

4) Комплексная автоматизация.

Комплексная автоматизация процессов предполагает также и автоматическое управление пуском остановом аппаратов для ремонтных работ и в критических ситуациях

Объект регулирования состоит из ректификационной колонны, конденсатора, емкости, насоса, кипятильника и управляющей системы. Автоматизация производится по верху колонны.

В основе организации производственного процесса на каждом предприятии и в любом его цехе лежит рациональное сочетание в пространстве и во времени всех основных, вспомогательных и обслуживающих процессов.

Особенности и методы этих сочетаний различны в разных производственных условиях.



1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Отгонка изобутилена и н-бутиленов от изопрена осуществляется в ректификационной колонне позиционера 145. Пары изобутилена и н-бутиленов с верха колонны позиционера 145 поступают в конденсатор поз. 146.

Конденсат сливается в емкость поз. 147, откуда насосом поз.H-148 по регулятору расхода с коррекцией по уровню в емкости поз. 147 подается на склад Т-7 с целью вывода из системы н-бутиленов. Часть дистиллята насосом поз. Н-148 из емкости поз. 147 подается в качестве флегмы в колонну поз. 145 на 79 тарелку по регулятору расхода. Давление верха колонны поз. 145 выдерживается не выше 0,5 МПа.

Кубовый продукт колонны поз. 145 самотеком по регулятору расхода с коррекцией по температуре в кубе подается в колонну поз. 156 или в колонну поз. 159 на 16, 20,26 тарелки в зависимости от состава. Температура в кубе колонны поз. 145 выдерживается в пределах от 650до 750С.

Обогрев колонны поз. 145 осуществляется паром через кипятильник поз. 149. Пар подается по регулятору уровня.

Системой блокировок предусмотрена:

- защита насоса поз. Н-148 от поломок путем автоматического его отключения при завышении температуры в головке насоса выше 650 С; при падении давления на нагнетании насоса ниже 0,6МПа;при снижении уровня в емкости поз. 147 ниже 10%;

- защита колонны поз. 145 путем автоматического прекращения подачи пара в кипятильник поз. 145 выше 0,87МПа.



2. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Параметры управления (пределы их измерения и требуемая точность измерения)

№	Наименование технологических параметров	Предельные рабочие значения технологических параметров	Требуемая точность измерения (класс точности)
1.	Расход сырья в колонну К	380 м3/ч	1
2.	Расход греющего пара в кипятильник Т-1	240 м3/ч	1
3.	Давление греющего пара	2 кгс/см2	0,5
4.	Температура греющего пара	160 оС	1
5.	Температура в верхней части ректификационной колонны К	75 оС	1
6.	Температура в кубе ректификационной колонны К	75 оС	1
7.	Уровень в кубе ректификационной колонны К	1500 мм	1,5
8.	Давление в верхней части ректификационной колонны К	5 кгс/см2	0,5
9.	Уровень в флегмовой емкости	1000 мм	1,5

Частота (период) опроса датчиков.

№	Наименования технологических параметров	Период опроса, сек.
1.	Расход сырья в колонну К	2
2.	Расход греющего пара в кипятильник Т-1	2
3.	Давление греющего пара	2
4.	Температура греющего пара	2
5.	Температура в верхней части ректификационной колонны К	2
6.	Температура в кубе ректификационной колонны К	2
7.	Уровень в кубе ректификационной колонны К	2
8.	Давление в верхней части ректификационной колонны К	2
9.	Уровень в флегмовой емкости	2



3. ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ

Средства автоматизации, с помощью которых будет осуществляться управление процессом, должны быть выбраны технически грамотно и экономически обоснованно.

Для измерения технологических параметров процесса необходимо учитывать специфику процесса, в частности, такие особенности, как температурный режим, повышенная взрыво-пожаробезопасность технологического процесса. Эти требования предлагают выбор искро-безопасной, надежной и высокоточной системы КИП.

При выборе датчиков технологических параметров и других средств выделения информации необходимо учитывать ряд факторов метрологического и режимного характера, наиболее существенны из которых следующие:

- допустимая погрешность, определяющая класс точности датчика;

- инерционность датчика;

- предел измерения с гарантированной точностью;

- влияние физических параметров контролируемой и окружающей сред на нормальную работу датчика;

- разрушающие влияние на датчик контролируемой и окружающей сред;

- возможность применения датчика с точки зрения требовании по жаро- и взрывобезопасности;

- расстояние, на которое может быть передана информация, выделяемая датчиком.

Барьеры искробезопасности.



3.1 Драйвер с интеллектуальным ЭПП, с питанием от шины питания постоянного тока(2037/2038)

Передает сигнал 4-20 мА, поступающий из безопасной зоны от управляющей системы, в опасную зону для управления находящимися там ЭПП, электроприводами клапанов и дисплеями.

Сигнал опасной зоны(выход)

Выход:4-20мА на нагрузке от 0 до 750 Ом max

Сигнал безопасной зоны(вход)

Входной ток:4-20 мА(защита от неправильного включения полярности). Падение напряжения на входе < 4В при исправном полевом контуре

Рис. 1

Драйвер соленоида/аварийного сигнала, питания от сигнального контура или от шины питания постоянного тока.(2871/2872).

Используется для питания искробезопасных электромагнитных клапанов, аварийных звуковых сигналов, дисплеев/светодиодных индикаторов, находящихся в опасной зоне, от контура управляющего сигнала из безопасной зоны, или от шины питания, с управлением переключателем/ транзистором из безопасной зоны.

Управляющий сигнал: Сухой контакт/ транзистор с открытым коллектором.

Рис. 2

Повторитель источника питания, совместимый с интеллектуальными датчиками, полностью изолированный от Земли.(2029SK/2030SK)

Обеспечивает полностью изолированный от земли источник питания для 2х или 3х проводных датчиков в опасной зоне, повторяет токовый сигнал в режиме приемника тока, эмулирующего нагрузку 2х проводного датчика в безопасной зоне.

Сигнал опасной зоны(вход)

Входное сопротивление для источника тока: 40 Ом

Сигнал безопасной зоны (выход)

Режим приемника тока от внешнего источника: 4-20 мА (перегрузка ограничена 24мА)



Рис. 3

Преобразователь для термометра сопротивления/ потенциометра (2071/2072)

Принимать входной сигнал от термометра сопротивления или от индикационного потенциометра из опасной зоны и преобразует его в изолированный аналоговый токовый сигнал в безопасной зоне.

Сигнал опасной зоны (вход)

Тип входа выбирается пользователем.

ТС:2, 3, 4-х проводные Pt 100 (стандарт DIN 43760)

Сигнал безопасной зоны (выход)

Уровень переменной составляющей: 10 мВ эфф. Нагрузка: от 0 до 650.

Рис. 4



Для введения технологического процесса проектируется распределенная система управления DeltaV и противоаварийная защита DeltaVSiS.

Структурную схему предлагаемой системы управления можно разбить на несколько уровней:

Полевой КиП. В качестве датчиков применяются интеллектуальные датчики:

расходомер электромагнитный Метран-370, предназначены для измерений объемного расхода электропроводных жидкостей, пульп, эмульсий и т.п. Измеряемые среды: жидкости с электропроводностью не менее 5мкСм/см. Пределы основной относительной погрешности ±0,5%, Давление измеряемой среды 0,05-4,00 Мпа, . Предел измерения при температуре -29-180? с выходными сигналами 4-20мА и возможностью поддержки HART протокола

Высокоточный интеллектуальный датчик гидростатического давления (уровня) Rosemount 3051S_LD. Диапазон давлений 0-27,6 МПа. Диапазон температур -73-205?. С выходными сигналами 4-20мА с HART протоколом FOUNDATIONfieldbus. Искробезопасная электрическая цепь 0 ExiallCT5X, 1 ExiallCT4X/

Датчик давления Rosemount 3051S. Измеряемые среды: жидкости, в т.ч. нефтепродукты; пар, газ, газовые смеси. Диапазон измеряемых давлений 0-68,9 МПа. Диапазон температур -73-205?. С выходными сигналами 4-20мА с HART протоколом FOUNDATIONfieldbus, Profibus-PA. Наличие взрывозащитного исполнения.

Термопреобразователь платиновый ТСП Метран-226 (Pt 100). Предназначены для измерения температуры жидких, газообразных и сыпучих сред, не разрушающих материал защитной арматуры. Диапазон измеряемых температур -30-350?, схема соединения 4-х проводная, количество чувствительных элементов: 1.



Позиция	Наименование и технические характеристики оборудования, материалов. Завод изготовитель	Тип, марка оборудования	Ед.изм.	Кол-во
800а, 803а, 805а, 806а	Расходомер электромагнитный. Верхняя граница диапазона измеряемого расхода при скорости 10 м/с: 613,488 м3/ч. Предел измерения среды при температуре -29-180?. Завод «Метран» г.Челябинск	Метран-370	шт.	4
809а, 811а	Высокоточный интеллектуальный датчик гидростатического давления (уровня). Диапазон давлений измеряемой среды 0-27,6 МПа. Диапазон температур измеряемой среды -73-205?. Завод «Метран» г.Челябинск	Rosemount 3051S_LD	шт.	2
807а	Сигнализатор уровня жидкостей. Диапазон температур измеряемой среды -40-150?. Диапазон давлений измеряемой среды от -25 кПа до 10 МПа. Завод «Метран» г.Челябинск	Rosemount 2120	шт.	1
801а, 804а	Датчик давления. Диапазон измеряемых давлений 0-68,9 МПа. Диапазон температур измеряемой среды -73-205?. Завод «Метран» г.Челябинск	Rosemount 3051S	шт.	2
700а, 804а	Термопреобразователь платиновый. Диапазон измеряемых температур -30-350?. Завод «Метран» г.Челябинск	ТСП Метран-226 Pt 100	шт.	3
800к, 802и, 803к, 805и, 806к, 811к	Клапан с позиционером SipartPS 2 и фильтром-редуктором. Условное давление: 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0; 16,0 Мпа. Условный проход 150 мм. Пропускная характеристика: расширенный диапазон регулирования. Условная пропускная способность: 63,0-400 м3/ч. Диапазон температур регулируемой среды: -60-250?. Производственно-научная фирма «ЛГ автоматика».	КМР Dy 25	шт.	6
804ж	Клапан отсечной с позиционером SipartPS 2 электромагнитным клапаном и фильтром-редуктором. Условное давление: 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0; 16,0 Мпа. Условный проход 150 мм. Пропускная характеристика: расширенный диапазон регулирования. Условная пропускная способность: 63,0-400 м3/ч. Диапазон температур регулируемой среды: -60-250?. Производственно-научная фирма «ЛГ автоматика».	КМО	шт.	1



4. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ВВОДА ЭВМ. СПЕЦИФИКАЦИЯ НА ТЕХНИЧСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

4.1 Функциональный блок Аналогового Выхода (AO)

Функциональный блок аналогового выхода назначает выходное значение устройству КИП и А через указанный канал ввода/вывода. Блок поддерживает управление режимами, вычисление статуса сигнала и имитацию.

В автоматическом режиме, параметр выхода блока (OUT) устанавливается автоматически на основании величины задания (SP).

Рис. 5

4.2 Функциональный блок Аналогового Входа (AI)

Функциональный блок аналогового входа читает одно измеренное аналоговое значение и статус от канала ввода/вывода. В автоматическом режиме, параметр выхода блока (OUT) отражает значение и статус переменной процесса (PV). В ручном режиме, OUT может быть установлен вручную.



Рис. 6

4.3 Функциональный блок Дискретного Входа (DI)

Функциональный блок дискретного входа читает одно дискретное значение и статус от полевого устройства с двумя состояниями и делает обработанный физический вход доступный другим функциональным блокам. Функциональный блок дискретного входа поддерживает управление режимами, детентирование алармов, распространение статуса и имитацию. Обычно блок используется в автоматическом (Авто) режиме, так что переменная процесса (PV_D) копируется на выход (OUT_D).

Рис. 7

4.4 Функциональный блок Дискретного Выхода (DО)

Функциональный блок дискретного выхода воспринимает двойное задание и записывает его в указанный канал ввода/вывода для формирования выходного сигнала. Функциональный блок дискретного выхода поддерживает управление режимами отслеживание по выходу и имитацию. Блок не имеет стандартных алармов. Изменяется режим на Автоматический (Авто) для отключения предыдущего блока и локальной установки задания.

Рис. 8

5. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТИПА КОНТРОЛЛЕРА. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Контроллер MD обеспечивает управление полевыми устройствами и связь с другими узлами системы. Ранее созданные стратегии управления и конфигурации системы целиком могут быть использованы с этим контроллером. Контроллер MD обладает всеми свойствами и функциональностью, что и контроллер МD Плюс, и имеет достаточно памяти для сложных алгоритмов управления.

Быстродействие. Контроллер MD более чем на 400% быстрее контроллера МD Плюс и имеет больше памяти. В результате снижается нагрузка ЦПУ и расширяются возможности для стратегии управления. Контроллер MD рекомендуется для управления периодическими процессами, регистрации последовательности событий и усовершенствованного управления.

Самоадресация. Контроллер обладает уникальной способностью автоматической самоидентификации в сети управления. При включении контроллера ему автоматически присваивается адрес.

Определение собственного местонахождения. Физическое местонахождение контроллера легко обнаружить, заставив мигать светодиодные индикаторы на его передней панели.

Автоматическая идентификация устройств ввода-вывода. Контроллер способен идентифицировать все каналы в/в, используемые в системе. Сразу после подключения платы в/в контроллеру уже известны типы всех полевых приборов, находящихся под управлением данного интерфейса в/в. Таким образом сокращается количество трудоемких операций, связанный с конфигурированием.

Полный контроль. Контроллер обеспечивает выполнение всех операций по управлению каналами интерфейса в/в, а так же управляет всеми действиями по передаче данных в коммуникационной сети. Присваивание меток времени, генерация алармов и сбор трендов так же сосредоточены внутри контроллера. В контроллере выполняется заданная стратегия управления. Цикл обработки любого контура .

Защита информации. Когда загружаются данные в контроллер, Delta V сохраняет информацию о загруженных параметрах. Аналогично, когда пользователи вносят в оперативном режиме изменения в конфигурацию контроллера, система сохраняет эти изменения. Система всегда регистрирует все данные, загруженные в контроллер, и все внесенные в диалоге изменения.

Холодный перезапуск. Это свойство гарантирует автоматический перезапуск контроллера в случае отключения питания без ручной перезагрузки конфигурации из рабочей станции.

Прозрачность. Контроллер обладает способностью «прозрачно» передавать служебную информацию от интеллектуальных HART-совместимых полевых приборов к любому узлу сети управления. Возможность дистанционно управлять настройками приборов, которые поддерживают FOUNDATION fieldbusили HART.

Гибкость. Расширение возможностей ПО и увеличение количества сигналов, обрабатываемых контроллером Delta V. Сложность управляющей стратегии и частота сканирования, выполняемого модулем управления, определяют общую производительность контроллера и размер приложения. Не выключая контроллер MD, его можно дополнить резервным контроллером. В случае сбоя резервный контроллер автоматически входит в рабочий режим не вызывая резки переходных процессов.

Монтаж. Конструкция системы обеспечивает модульное развитие системы, начиная с единственного контроллера и предусматривает удаленную установку во взрывоопасных зонах категорий Class1, Div2 и CENELEC ZoneII.

Функциональные возможности.

Контроллер MD позволяет выполнять переход на платформу DeltaV с контроллеров PROVOX и RS3. Кроме того, контроллер поддерживает переходные интерфейсы входа/выхода PROVOX и RS3.

Действующий вход/выход PROVOX остается на месте, при этом используется переходный интерфейс входа/выхода для PROVOX (с поддержкой до 750 действительных сигналов входа/выхода). Последовательные наборы данных переносятся на платы последовательного доступа Delta V. Виртуальные входы/выходы не требуются, поскольку в системе Delta V возможны прямые связи между модулями.

Переходы систем RS3 на систему Delta V полностью поддерживаются контроллерами MD Plus и переходным интерфейсом входа/выхода для RS3.



6. ВЫБОР ТИПА ЭВМ И ТЕРМИНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Конфигурация ЭВМ:

Если необходимо решать действительно серьезные расчетные задачи или же обрабатывать графику в большом объеме, то стоит остановить свой выбор на рабочей станции Dell Precision T3500. Для этого компьютера попросту не существует нерешаемых задач, какой бы сложной она ни была, и при этом работа производится максимально быстро. Все дело в том, что "сердцем" рабочей станции является один из самых производительных процессоров Intel Xeon W3670 с тактовой частотой 3,2 ГГц, а для увеличения скорости обработки данных, в том числе и в многоканальном режиме, используется 12 Гб оперативной памяти типа DDR3 с возможностью расширения до 24 Гб. Поскольку Dell Precision T3500 ориентирован на профессиональную работу с графикой, соответствующая подсистема в нем на уровне: видеокарта ATI FireMV 2260 имеет 256 Мб собственной памяти. При этом рабочая станция оснащена винчестером объемом 1 Тб, всеми стандартным портами, включая 10 USB 2.0 и eSATA, и заключена в корпус с возможностью доступа для апгрейда и обслуживания без всяких инструментов.

Технические характеристики

Процессор

Тип процессора: Intel Xeon W3670

Частота процессора (МГц): 3200

Кэш L2 (кб): 12288

Память

Тип оперативной памяти: DDR3

Оперативная память (Мб) : 12288

Экран и видеокарта

Видеопамять (Мб) : 256

Программное обеспечение

Операционная система: MicrosoftWindows 7 Professional

Прочее

Код производителя: 210-32174-005

Монитор с соотношением сторон 16:9, позволяющий демонстрировать кинофильмы, игры и фотографии с высокой разрешающей способностью.

Функции FUN Key.

Технические характеристики:

Описание Монитор LG W2043T-PF
Производитель	LG
Модель	W2043T-PF
Основные характеристики Монитор LG W2043T-PF
Тип	ЖК дисплей (активная матрица)
Форм-фактор	настен./настольн.
Диагональ	20" (видимая область 20")
Размер шага	0.276 мм
Разрешение	до 1600 x 900
Цветовая палитра	24-бита (16777216 цветов)
Гориз. развертка	30 - 83 кГц
Вертик. развертка	56 - 75 Гц
Цветовая температура	sRGB
Яркость	300 кд/кв. м
Контрастность	30000:1
Время отклика пикселя	5 мс



7. ВЫБОР И описание интерфейса ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ЭВМ с источником внешней информации

изопрен драйвер соленоид сигнал

В рамках единой интегрированной подсистемы интерфейса полевого оборудования система Delta V поддерживает следующие шины:

- FOUNDATION fieldbus;

- HART;

- AS-I;

- DeviceNet;

- Profibus.

1. Шины сенсоров. Шина AS-Iобеспечивает недорогой и несложный монтаж дискретных устройств, например, кнопок, отсечных клапанах и пороговых переключателей.

2. Шины устройств. Device Net и Profibus DP обычно подключают стартеры двигателей, приводы и другие, более сложные устройства. Поддерживается диагностика на некотором уровне.

3. FIeldbus. FOUNDATION fieldbus и HART обеспечивают наибольшую «интеллектуальность» и способность прогнозировать неисправности прежде, чем они случаются. Приборы поддерживающие FOUNDATION fieldbus, реализуют предупреждения на основании прогноза, съем данных каждую миллисекунду, верификацию данных, управление и диагностику в самих приборах, двунаправленный обмен данными об устройствах с цифровой АСУ.

Ethernet

Ethernet-это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей.

Ethernet-это сетевой стандарт, основанный на технологиях экспериментальной сети Ethernet Network. Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственные адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ.

Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция- получатель знает, кому послать ответ.

Метод CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети.

Независимо от реализации физической среды, все сети Ethernet должны удовлетворят двум ограничениям, связанным с методом доступа: максимальное расстояние между двумя любыми узлами не должны превышать 2500м, в сети не должно быть более 1024 узлов.

Стандарт на технологию Ethernet дает описание единственного формата кадра МАС - уровня. Различие в форматах кадров могут иногда приводить к несовместимости аппаратуры, рассчитанной на работу только с одним стандартом.

Физические спецификации технологии Ethernet включают следующие среды передачи данных:

10BASE-5 коаксиальный кабель диаметром 0.5 дюйма, называемой «толстым» коаксиалом. Максимальная длина сегмента -500метров (без повторителей).

10BASE-2 коаксиальный кабель диаметром 0.25 дюйма, называемой «тонким» коаксиалом.

Максимальная сегмента -185метров (без повторителей).

10BASE-T кабель на основе неэкранированной витой пары(Unshielded Twisted Pair, UTP). Топология «звезда» с концентратором. Расстояния между концентратором и конечным узлом - не более 100м.

10BASE-F оптоволоконный кабель. Топология «звезда» с концентратором. Имеется несколько вариантов этой спецификации-10BASE-FL, 10BASE-FB.

Для того, что бы сеть Ethernet, работала корректно, необходимо, что бы выполнялись три основных условия:

- Количество станций в сети не превышает 1024(с учетом ограничений для коаксиальных сегментов)

- Удвоенное задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов.

-Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkade) при прохождении последовательности кадров через все повторили не более, чем на 49 битовых интервалов.



8. ВЫБОР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАЧ СБОРА ОБРАБОТКИ И ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Подсистема ввода вывода (в/в) DeltaV поддерживает множество типов плат интерфейса в/в, включая платы аналогового и дискретного ввода и вывода, в том числе с возможностями HART, платы последовательного интерфейса, платы ввода сигналов термопар/милливольт, платы ввода сигналов термометров сопротивления/Ом (терморезистивные), платы искробезопасного аналогового и дискретного в/в. Также поддерживаются платы полевых шин, а именно интерфейса FieldbusH1, H1, ProfibusDP, AS-I, deviseNet. Кроме того, для приложений, требующих высокой степени готовности системы, некоторые версии карт серии 2 (Series 2) доступны в резервированной конфигурации. Интерфейс в/в состоит из клеммного блока, устанавливаемого на несущую панель и обеспечивающего зажимные контакты или (разъем) для подключения проводки полевых приборов, и собственно платы в/в, устанавливаемой на несущую панель поверх клеемного блока. Плата в/в преобразует сигналы, поступающие от полевых устройств, в цифровой формат для использования в алгоритмах управления и пересылки по каналам связи. К одному контроллеру можно подключить до 64 плат в/в. Чтобы упростить остановку и гарантировать, что плата в/в подходит для технологической среды производства, клеммные блоки снабжены ключами защиты, которые соответствуют ключам на платах в/в. Ключи гарантируют соответствие плат в/в и клеммных блоков. Плата в/в вставляется в клеммный блок только в том случае, если ключи совпадают.

Программное обеспечение AMSSuite: Intelligent Device Manager (далее AMS Device Manager) обеспечивает прогностическую диагностику оборудования КИП, упрощает его конфигурирование, калибровку и автоматически документирует все проведенные действия.

Основные достоинства: Внедрение диагностики, на основе которой можно составлять прогнозы о работе оборудования для повышения эксплуатационной готовности оборудования» снижения затрат на обслуживание Упрощение конфигурирования и калибровки HART, FOUNDATIONfieldbus и традиционных приборов на одном экране Удаленное выявление и устранение проблем в работе контрольно-измерительных приборов Встроенная поддержка всех действий по работе с КИП непосредственно из системы Delta V.

Основные возможности

Диагностика

AMS Device Manager позволяет:

- видеть состояние любого подключенного контрольно-измерительного прибора;

- проводить диагностику потенциальных проблем в работе оборудования КИП и получать доступ к дополнительной информации о состоянии каждого конкретного прибора с помощью встроенного приложения AlertMonitor;

проводить самотестирование приборов;

проводить метрологическую поверку цепей подключения приборов;

автоматически документировать проведенные действия и их результаты.

Калибровка

AMS Device Manager позволяет создавать и хранить методики проведения калибровки приборов, расписание их выполнения и обработки их результатов.

Методики проведения калибровки задают межкалибровочный интервал, точки ряда нагружения и требования по точности, а также содержат данные о подготовительных и завершающих процедурах. С помощью AMS Device Manager возможно создавать индивидуальные схемы и методики проведения калибровочных тестов.

Интерфейсы

Подключение приборов к AMS Device Manager осуществляется через целый набор различных интерфейсов. Эти интерфейсы являются частью продолжающегося стремления Emerson Process Management к использованию открытых стандартов и разработки приложений для легкой интеграции нового и устаревшего оборудования других производителей.

Интерфейс с HART-мультиплексором позволяет получать и использовать диагностическую информацию от приборов, подключенных к программируемым логическим контроллерам (ПЛК) или распределенным системам управления (PCV) других производителей. Подключите AMS Device Manager к HART-мультиплексору для получения быстрого доступа к интеллектуальным приборам вне зависимости оттого, куда они подключены.

Интерфейс AMS Device Manager с приборами High Speed Ethernet (HSE) позволяет реализовать преимущества Foundationfieldbus даже тогда, когда существующая система не поддерживает эту технологию. Используйте AMS Device Manager с интерфейсным модулем Rosemount 3420 для конфигурирования и диагностики приборов с интерфейсом полевой шины Foundationfieldbus.

Интерфейс с контроллерами семейства ROC (Remote Operation Controller) позволяет расширить возможности AMS Device Manager за пределы предприятия на удаленные объекты, находящиеся за тысячи километров от него. Подключайте AMS Device Manager к сети контроллеров ROC для просмотра состояния, диагностики и конфигурирования приборов HART.

Интерфейс HART-no-Profibus позволяет подключать AMS Device Manager в режиме реального времени к приборам HART, подключенным к устройствами удаленного ввода/вывода, объединенным шиной ProfibusDP. Доступ к диагностической информации от полевых приборов осуществляется легко и просто, без дополнительных затрат.



9. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Объектом управления является ректификационная установка, предназначенная для разделения бинарных смесей.

Критерием управления является состав дистиллята (изобутилен и н-бутилен). Целью управления является поддержание критерия управления на заданном значении.

Проектируется косвенный метод управления.

Объект управления включает в себя ректификационную колонну, конденсатор, флегмовую емкость, кипятильник, насос.

Изопрен, содержащий изобутилен и н-бутилен подается на тарелку ректификационной колонны, где происходит разделение смесей на изобутилен и н-бутилен, которые выводятся сверху колонны, а изопрен - снизу. Дистиллят конденсируется за счет оборотной воды и собирается в флегмовой емкости, оттуда насосом Н-148 часть выводится как готовый продукт для следующего разделения. Другая часть подается в верхнюю часть колонны в качестве флегмы для орошения. Куб колонны подогревается кипятильником за счет подачи пара.

Управление процессом ректификации осуществляется на базе PCYDeltaV.

Рассмотрим работу одноконтурной схемы регулирования расхода.

Сигнал с электромагнитного расходомера Метран 370в диапазоне от 4 до 20 мА, поступает на барьер искробезопасности HiD 2030 SК, где за счет гальванической развязки обеспечиваетсяискробезопасность цепи. Аналоговый сигнал с выхода барьера искробезопасностиHiD 2030 SК поступает на модуль аналогового вводаMAI, где происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой код, далее цифровой код поступает на вход контроллера MD, где по пропорционально-интегральному закону регулирования вырабатывается управляющий сигнал при наличии разницы между заданным и текущим значением и с выхода контроллера MD поступает на вход модуля аналоговоговывода MAO, где цифровой сигнал преобразовывается в аналоговый. Барьер искробезопасности HiD 2038за счет гальванической развязки обеспечивает искробезопасность цепи. Аналоговый сигнал поступает в электро пневмо позиционер клапана с позиционером SipartPs2.

Рассмотрим работу одноконтурной схемы регулирования давления.

Давление через датчик давления Rosemount 3051Sв диапазоне от 4 до 20 мА поступает на барьер искробезопасности HiD 2030 SK, где за счет гальванической развязки обеспечивается искробезопасность цепи. Аналоговый сигнал с выхода барьера искробезопасности HiD 2030 SK поступает на модуль аналогового ввода MAI, где происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой код. На вход контроллера MD, где по пропорционально-интегральному закону регулирования вырабатывается управляющий сигнал при наличии разницы между заданным и текущим значением и с выхода контроллера MD поступает в модуль аналогового вывода MAO, где происходит преобразование цифрового кода в аналоговую форму, сигнал поступает на барьер искробезопасности HiD 2038, где за счет гальванической развязки обеспечивается искробезопасность цепи. Аналоговый сигнал поступает в электро пневмо позиционер клапана с позиционером SipartPs2.

Рассмотрим работу одноконтурной схемы регулирования уровня.

Сигнал с высокоточного интеллектуального датчика гидростатического давления (уровня) Rosemount 3051S_LD в диапазоне от 4 до 20 мА подается на барьер искробезопасности HiD 2030 SK, где за счет гальванической развязки обеспечивается искробезопасность цепи. Аналоговый сигнал с выхода барьера искробезопасности HiD 2030 SK поступает на модуль аналогового ввода MAI, где происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой код. Цифровой код идет на вход контроллера MD, где по пропорционально-интегральному закону регулирования вырабатывается управляющий сигнал при наличии разницы между заданным и текущим значением и на выход контроллера MD. Модуль аналогового вывода MAO преобразовывает цифровой кода в аналоговый сигнал пройдя через барьер искробезопасности HiD 2038поступает на ЭПП клапана с позиционером SipartPS 2.

Рассмотрим работу одноконтурной схемы регулирования температуры.

Сигнал с платинового термопреобразователя Метран 226 Pt 100 в диапазоне от 4 до 20 мА поступает на барьер искробезопасности HiD 2072, где за счет гальванической развязки обеспечивается искробезопасность цепи. Аналоговый сигнал с выхода барьера искробезопасности HiD 2072 поступает на модуль аналогового ввода, где происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой код, и на вход контроллера MD, где по пропорционально-интегральному закону регулирования вырабатывается управляющий сигнал при наличии разницы между заданным и текущим значением. Коррекция по температуре осуществляется через электромагнитный расходомер Метран 370 сигнал в диапазоне от 4 до 20 мА, поступает на барьер искробезопасности HiD 2030 SК, где за счет гальванической развязки обеспечивается искробезопасность цепи. Аналоговый сигнал с выхода барьера искробезопасности HiD 2030 SК поступает на модуль аналогового ввода MAI, где происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой код, далее цифровой код поступает на вход контроллера MD, где по пропорционально-интегральному закону регулирования вырабатывается управляющий сигнал при наличии разницы между заданным и текущим значением и на выход контроллера MD. Аналоговый сигнал поступает в электро пневмо позиционер клапана с позиционером SipartPs2.



10. ОПИСАНИЕ БЛОК СХЕМЫ АЛГОРИТМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Функциональный блок ПИД(PID)

Функциональный блок ПИД сочетает в себе всю необходимую логику для выполнения обработки аналогового входного сигнала, ПИД управления, и обработку аналогового выходного сигнала в одном функциональном блоке. ПИД поддерживает управление режимами, масштабирование и ограничение сигнала, управление с упреждающей коррекцией, отслеживание по выходу, детектирование алармов и распространение статуса сигнала. Для тестирования блока можно выключить имитацию. Это позволяет заводить значение и статус измеряемой величины вручную или из другого блока с помощью входа SIMULATE_IN. В каскадном (Кас) режиме задания(SP) определяется первичным контроллером (регулятором). В автоматическом (Авто) режиме задание может быть изменено оператором. В обоих режимах выход вычисляется стандартным или альтернативным уравнением ПИД. В ручном (Руч) режиме выход блока определяется оператором. Функции блока ПИД имеют также два режима удаленного (дистанционного) функционирования, эти режимы близки к каскадному и ручному, за исключением того, что SD и OUT формируется с помощью внешней (удаленной) суперизерной программы. Функциональный блок ПИД может быть подключен к вводу (вводу процесса в системе DeltaV, но не в устройствах Fieldbus). Он также может быть подключен к соседним блокам через его параметры IN и OUT для организации каскадного регулирования или других, более сложных стратегий управления. Вы можете подключить BKCAL_OUT к параметру BKCAL_IN предыдущего (в управляющем контуре) блока для предотвращения залипания сигнала при интегрировании и обеспечения безударного перехода при замыкании контура. Можно подключить вход отслеживания TRK_VAL для внешнего отслеживания выхода блока.

Функциональный блок ПИД(PID).

BKCAL_IN - значение и статус аналогового входа от выхода BKCAL_OUT последующего блока, которые используются для реализации безударного перехода. Данное соединение необходимо в том случае, если блок ПИД является мастером для другого контроллера в каскаде без данного соединения подключенный контроллер не сможет перейти в режим Кас и головной блок ПИД никогда не станет активным.

CAS_IN - значение удаляемого задания SP от другого блока.

FF_VAL - значение и статус управляющего входа упреждающей коррекции.

IN - подключение переменной процесса(PV) от другого функционального блока.

SIMULATE_IN - Значение и статус вхожа, используемого блоком вместо аналогового сигнала от датчика, когда включено имитация.

TRK_IN_D - имитирует функцию внешнего отслеживания.

TRK_VAL - значение, полученное после применения масштабирования к OUT.

BKCAL_OUT - значение и статус, передаваемые на предыдущий блок для предотвращения залипания при интегрировании сигнала и обеспечения безударного перехода при замыкании контура.

OUT - значение и статус выхода блока.



Рис. 9



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Голубятников В.А., Шувалов В.В. «Автоматизация производственных процессов в химической промышленности».

2. Каталог выпуск 6/2007 «Датчики давления».

3. Каталог выпуск 6/2007 «Уровнемеры».

4. Каталог выпуск 7/2008 «Датчики температуры».

5. Каталог выпуск 6/2007 «Датчики температуры».

6. Каталог выпуск 6/2007 «Расходомеры. Счётчики».

Размещено на Allbest.ru