Реконструкция системы управления узла компремирования, конденсации и осушки пропилена цеха №16 ОАО "Каустик"

Гальваническая развязка

от ST-BUS-шины 500В, от внешних цепей мезонин-модулей 2500В

Напряжение питания модуля

+5В/+12В

Дискретный модуль M743

Назначение и общее описание. Дискретный модуль M743 предназначен для ввода/вывода дискретных сигналов. В зависимости от конфигурации входов/выходов и контролируемого внешнего напряжения (±/~) дискретный модуль имеет два исполнения:

- M743D - 16 дискретных входов постоянного тока;

- M743O - 16 дискретных выходов постоянного тока.

Функциональная схема дискретного модуля изображена на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 - Функциональная схема дискретного модуля

Микроконтроллер модуля считывает состояние дискретных входов, управляет дискретными выходами, осуществляет чтение/запись памяти EEPROM, поддерживает протокол обмена с ST BUS шиной, управляет линией запроса прерываний и светодиодами состояния входов/выходов.

ST BUS-шина контроллера и линия запроса прерывания MRQ0/MRQ1 гальванически изолированы от внутренней схемы модуля барьером, выполненным на DC/DC-преобразователе и оптронах. Внутренняя схема модуля изолирована от внешних цепей дискретных входов/выходов оптронами. Внутренняя схема модуля во взрывозащищенном исполнении дополнительно изолирована от шины питания контроллера DC/DC преобразователем, что обеспечивает изоляцию модуля и искробезопасных цепей пользователя от сетевого напряжения.

Модуль соединяется с ST BUS-шиной и внешними цепями пользователя через 48-контактый разъем, расположенный на задней стороне модуля. Спецификация контактов разъема приведена на функциональной схеме (рисунок 2.9).

На лицевой панели (рисунок 2.10) расположены 8 пар A-B зеленых светодиодов состояния дискретных входов/выходов, переключатель SW1 состояния модуля RUN-STOP/«Работа-Останов» и два контрольных светодиода состояния модуля (?/«Внимание» - красный и on/«Норма» - зеленый).

Светодиоды рядов А и B с номерами с 1-го по 8-й индицируют состояние дискретных входов/выходов с аналогичными номерами.

Рисунок 2.10 - Разъем и лицевая панель дискретного модуля

Описание и работа мезонин-модулей

Общие положения. Мезонин-модуль ввода/вывода представляет собой законченный узел, реализующий функцию гальванического разделения и нормирования сигнала ввода/вывода.

Мезонин-модуль может быть одно/двух/трёхвходовым в зависимости от числа подключаемых входов/выходов с объекта контроля и управления.

Конструктивно мезонин-модуль представляет собой одно или двухстороннюю печатную плату размером 20Ч90 мм. Кроме электронных компонентов на ней размещаются разъёмы: 2Ч7 контактный разъём для присоединения к МТ-ИНТЕРФЕЙСУ модуля ввода/вывода, с одной стороны, и пара разъёмов 2Ч2 или 2Ч3 (в зависимости от типа канала), для подключения к разъёму внешних соединений модуля с другой стороны.

Мезонин-модули имеют маркировку типа/исполнения, индивидуального серийного номера и выпускаются в общепромышленном (О) и взрывозащищённом (Ex) исполнениях.

Мезонин-модуль IANS

Общие характеристики мезонин-модуля IANS приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Спецификация мезонин-модуля IANS

Характеристика	Аналоговый вход
Назначение	Измерение аналоговых потенциальных/ токовых сигналов, измерение сопротивления
Специальная функция	Хранение идентификационных данных (дата, версия, серийный номер) и метрологических констант в EEPROM на мезонин-модуле
Диапазон входного сигнала	0ч5/0ч20/4ч20/±5/±10мА 0ч19/0ч78/±19/±78мВ 0ч5/0ч10/±5/±10В 100/200/500 Ом
Предел основной погрешности	0,025% для всех кроме 0ч19/±19мВ
Предел дополнительной погрешности	0,015%/10 °C;
Разрешающая способность АЦП	16 разрядов
Время преобразования	20мс
Усиление входного сигнала	С программно устанавливаемым коэффициентом усиления 1/2/32/128
Фильтрация входного сигнала	Программируемый цифровой фильтр50Гц, подавление синфазной помехи
Входное сопротивление	?50 Ом для0ч20/4ч20мА ?100 Ом для ±10мА ?210 Ом для0ч5/±5мА ?350 кОм для0ч19мВ ?400 кОм для других потенциальных и входов сопротивления
Защита входной цепи от перегрузки	Однократная, плавкий предохранитель 62мА
Изоляция вход/выход	Оптронно-трансформаторная 3000В
Потребление по МТ-ИНТЕРФЕЙСУ	<40мА/5В

Функциональная схема мезонин-модуля IANS приведена на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Функциональная схема IANS с токовым входом

Определение конфигурации контроллера

Конфигурация контроллера TREI-5B-02 с учетом резервирования, составляется согласно технических правил компоновки и поставленной задачи управления. Перед тем, как составлять необходимую конфигурацию контроллера, нужно определить количественные характеристики обрабатываемых сигналов.

В таблице 2.7 приведены характеристики сигналов АСУ ТП и их количество.

Таблица 2.7 - Количественные характеристики обрабатываемых сигналов

№ п/п	Типы сигналов	Количество
1	Входные аналоговые сигналы 4 - 20 мА	24
2	Выходные аналоговые сигналы 4 - 20 мА на регулирование	7
3	Входные дискретные сигналы	16
4	Выходные дискретные сигналы	10
5	Входные сигналы с термометров сопротивления	17

Общее количество аналоговых входных параметров равно 41, что, при максимальном количестве аналоговых входных параметров на TREI-5B-02 равном 52, требует использование одного контроллера.

Имея план постановки задач и количество входов-выходов можно приступить к созданию автоматического управления приведенных параметров и через это к АСУ ТП.

Состав контроллеров, используемых для АСУ ТП узла компремирования, конденсации и осушки пропилена, указаны в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Состав контроллеров

№ п/п	Наименование	Обозначение	Количествошт.
1	Установочный каркас контроллера	-	2
2	Мастер-модуль	М701Е	2
3	Универсальный модуль	M732U	7
4	Дискретный модуль (16 входов постоянного тока)	M743D	1
5	Дискретный модуль (16 выходов постоянного тока)	M743О	2
6	Модуль питания	TES43-5/12F	2
7	Модуль задатчиков	M730P	3
8	Мезонин-модуль (аналоговый вход)	IANS	22
9	Мезонин-модуль (выход задатчика напряжения)	OPV	40
10	Мезонин-модуль (токовый аналоговый выход)	OAN	7
11	Мезонин-модуль (вход термометра сопротивления)	IANT	11

Для управления технологическим объектом узла компремирования, конденсации и осушки пропилена необходим один контроллер.

Система противоаварийной защиты (СПАЗ) оснащается одним контроллером.

2.2 Система технологический сигнализации и блокировки

К выбору параметров сигнализации приступают после анализа объекта с учетом его взрыво- и пожароопасности, а также токсичности и агрессивности перерабатываемых веществ.

Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых могут привести к аварии, несчастным случаям (например, отравлениям) или серьезному нарушению технологического режима. К ним относятся концентрация взрывоопасного вещества в воздухе производственного помещения, уровень жидкости, давление в аппаратах и др.

В качестве параметра, при значительном отклонении которого срабатывает устройство автоматической защиты, прежде всего следует брать концентрацию взрывоопасного вещества в воздухе производственного помещения. Если концентрация достигает опасного значения, устройство защиты обеспечивает проведение необходимых при этом мероприятий (прекращается поступление на производственный участок данного вещества; снижается давление в аппаратах; приводится в действие аварийная система вентиляции).

Опасность взрыва или аварии может возникнуть и в случае прекращения подачи одного из веществ в технологический аппарат, например охлаждающего агента в реактор, где идет реакция с выделением тепла. При этом устройство защиты должно полностью изолировать данный аппарат, отключив от него все магистрали, по которым подаются вещества, способствующие возникновению аварии.

Одним из обязательных параметров защиты должно быть давление в аппарате. В случае повышения давления до опасного предела должно срабатывать автоматическое устройство, обеспечивающее сообщение полости аппарата с атмосферой или линией продувки. Одновременно должны быть приняты меры для изоляции аппарата от источника давления (насос).

Устройства автоматической блокировки должны предотвратить неправильный пуск и останов аппаратов и машин, исключить, в частности, возможность проведения последующих операций, если не выполнена предыдущая.

Предупредительная сигнализация оповещает обслуживающий персонал об отклонениях параметров процесса, свидетельствующих о возникновении предаварийной ситуации. Оператор-технолог при получении такого сигнала должен принять меры для предотвращения возможности аварии. На рабочем месте оператора-технолога срабатывает световая и звуковая сигнализация. При дальнейшем ухудшении технологических параметров и превышении ими аварийных границ срабатывают устройства блокировки и защиты.

2.2.1 Перечень сигнализируемых и блокируемых параметров

Перечень параметров описан в таблицах 2.1 и 2.2.

2.3 Программное обеспечение проекта автоматической системы на базе интегрированной системы проектирования и управления

SCADA КРУГ-2000 для Windows NT/2000/XP - это программный продукт для создания систем мониторинга, управления и сбора данных (Supervisory, Control And Data Acquisition), функционирующих на базе компьютеров, совместимых с IBM PC, под управлением операционной системы Windows.

SCADA КРУГ-2000 - это разработанные и много лет успешно эксплуатируемые АСУ ТП на лучших предприятиях СНГ по переработке нефти и газа, в энергетике, химической промышленности и многих других отраслях производства.

Программное обеспечение (ПО) SCADA КРУГ-2000 имеет мощную базу данных, удобный и простой графический интерфейс, среду разработки программ пользователя КРУГОЛ, модульную среду исполнения и современные средства экспорта/импорта данных.

Кроме этого, в НПФ «КРУГ» разработана Среда Исполнения для РС-совместимых контроллеров, которая функционирует под управлением операционных систем QNX, LINUX, DOS.

Использование этой среды одновременно с применением SCADA КРУГ-2000 позволяет создавать наиболее эффективные АСУ ТП с наилучшими характеристиками, как по надежности, так и по быстродействию.

Таким образом, программного обеспечения НПФ «КРУГ» вполне достаточно для построения систем контроля и управления технологическими процессами любой конфигурации и необходимого уровня сложности.

Основные структурные компоненты ПО SCADA КРУГ-2000 показаны на рисунке 2.12.

Главными функциями Среды разработки являются следующие:

- Конфигурирование создаваемой системы

- Создание и верификация Базы Данных реального времени

- Разработка графического интерфейса пользователя (графической базы данных)

- Программирование и отладка программ пользователя

- Выбор и настройка алгоритмов управления

- Имитация работы созданной системы контроля и управления.

Главные компоненты среды разработки:

- Генератор Базы Данных (ГБД)

- Генератор Динамики (ГД)

- Интегрированная среда разработки программ пользователя КРУГОЛ.

Рисунок 2.12 - Программные средства SCADA КРУГ-2000

Генератор Базы Данных

Генератор Базы Данных - это программное средство для конфигурирования системы, создания и верификации БД реального времени.

Конфигурирование системы включает определение характеристик следующих объектов:

- Переменных АСУ ТП

- УСО и каналов связи

- Абонентов и адаптеров

- Принтеров и отчетов.

Генератор Базы Данных позволяет настроить параметры для:

- Резервирования

- Администрирования доступа

- Коррекции системного времени.

Окно Генератора Базы Данных для настройки входной аналоговой переменной приведено на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 - Генератор Базы Данных

Генератор динамики

Назначение Генератора Динамики - это создание объектно-ориентированного графического интерфейса пользователя и генерация отчетов.

Объекты Генератора Динамики:

- Мнемосхемы (графические примитивы, виртуальные приборы, тренды, анимация и другие объекты)

- Рабочие столы

- Переходы

- Библиотеки.

Рабочий стол Генератора Динамики приведен на рисунке 2.14.



Рисунок 2.14 - Генератор Динамики.

КРУГОЛ?. Интегрированная среда разработки программ пользователя.

Основными компонентами являются:

- Редактор языка структурированного текста

- Редактор языка Функциональных Блочных Диаграмм

- Компилятор

- Отладчик

- Библиотека алгоритмов управления и обработки данных

Окно Редактора языка Функциональных Блочных Диаграмм приведено на рисунке 2.15



Рисунок 2.15 - КРУГОЛ. Редактор языка Функциональных Блочных Диаграмм

2.4 Питание системы автоматизации

В качестве источника питания системы автоматизации используется цеховая распределительная подстанция. Через автоматические выключатели, расположенные в операторной, запитываются блоки питания, которые подают стабилизированное питание 24В на контроллеры. Также существуют блоки стабилизированного источника питания -24В для питания модулей ввода вывода, интерфейсных модулей и др.

3 ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ ПО МОНТАЖУ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

3.1 Монтаж системы автоматизации

В зависимости от технологии монтажа различают установку приборов на технологических трубопроводах и оборудовании и вторичных приборов на стене, в щитах и пультах.

Монтаж приборов включает работы по его установке, подключению к импульсной линии и подключению электрических проводок.

На технологических трубопроводах и оборудовании технические термометры, термоэлектрические преобразователи и термометры манометрические устанавливают на специальных закладных конструкциях по типовым монтажным чертежам, которые выбирают в зависимости от места установки, диаметра трубопровода и длины погружаемой части прибора.

Закладные конструкции на технологических трубопроводах и оборудовании выполняют в виде бобышек с внутренней резьбой, фланцевого соединения с бобышкой, втулки (оправы) с сальниковым уплотнением прибора или фланцевого соединения с оправой и сальниковым уплотнением.

Для отбора сигнала давления и вакуума неагрессивных сред, сухих и незапыленных газов применяют типовые отборные устройства, в которых, как правило, используют закладные конструкции, а отборные устройства для агрессивных сред и сред с большими температурами и давлениями выполняют по специальным чертежам проекта.

Размещают отборное устройство в местах с максимальным удалением от задвижек клапанов, компенсаторов и других гидравлических сопротивлений на прямых участках трассы технологического трубопровода. Отборы давления воды или других жидкостей на горизонтальных и наклонных участках технологических трубопроводов устанавливают ниже горизонтальной оси трубопровода с уклоном от трубы, чтобы газ или воздух, выделяющийся из жидкости, могли свободно выходить в трубопровод. Для отбора давления воздуха или газа на горизонтальных и наклонных участках технологических трубопроводов отборные устройства монтируют выше оси трубы с уклоном, обеспечивающим слив конденсата в трубопровод.

При монтаже приборов на технологическом оборудовании, трубопроводах и строительных конструкциях используют приборы общего назначения. В зависимости от взаимного расположения приборов и трубопроводов, давления, температуры и агрессивности измеряемых сред изменяют схемы установки манометров.

3.2 Указания по монтажу электрических и трубных проводок

Монтаж трубных проводок. Для трубных проводок применяются трубы из стали, цветных металлов, пластмассы и других материалов. Различают три основные группы трубных проводок устройств контроля и управления:

Соединительно-импульсные и командные проводки - для соединения датчиков с устройствами контроля и управления;

Защитные - для прокладки электрических проводов и кабелей;

Вспомогательные - питающие, сливные, обогревающие, охлаждающие и т.д.

Соединительные трубные проводки не должны превышать 30 м - для импульсных линий низкого давления; 300 м - для линий сжатого воздуха к пневматическим приборам. Соединительные и защитные трубные проводки прокладываются по кратчайшему расстоянию с минимальным количеством поворотов и пересечений и в местах, не подверженных сильному нагреву и охлаждению. Трубные проводки прокладываются с таким расчетом, чтобы обеспечить доступность к ним при ремонте и обслуживании. Трубные проводки должны прокладываться отдельно от электрических проводок.

Прокладка их производится параллельными линиями по поверхности конструкций и технологического оборудования. Места соединения труб необходимо помещать от опор на расстоянии 1/5 длины пролета между опорами. Расстояние от начала изгиба до соединения труб должно быть не менее 200 мм. Трубы из цветных металлов и стекла проложенные на высоте менее 2.5 м от пола, должны быть защищены от механических повреждений. Пластмассовые трубы и пневмокабели должны прокладываться на расстоянии не менее 100 мм от поверхностей с температурой нагрева более 100 С. Трассы трубных проводок в щитовом помещении необходимо разбить на два потока: измерительные линии на уровне верхней части щита; линия питания и управления - на уровне нижней части щита.

Монтаж электрических проводок. Электропроводки систем автоматизации представляют собой комплекс, состоящий из кабельных линий и линий электрических проводов, соединительных и присоединительных устройств, металлических конструкций, предназначенных для прокладки кабелей и проводов, а также устройств их крепления и защиты от механических повреждений.

Электропроводки предназначены для цепей измерения, управления и сигнализации и служат для соединения приборов, регуляторов, аппаратуры управления и других средств автоматизации, устанавливаемых вне щитов и пультов, с приборами и аппаратурой, расположенных на щитах и пультах, а также между собой.

Электропроводки систем автоматизации выполняют:

- кабелями - на кабельных конструкциях, на лотках (кроме пыльных помещений), в стальных коробах, в пластмассовых и стальных защитных трубах;

- проводами - в стальных коробах, на лотках (кроме пыльных помещений), в пластмассовых и стальных защитных трубах.

- Электропроводки прокладывают:

- в производственных помещениях по стенам, перекрытиям, в каналах, в кабельных этажах, в двойных полах;

- в наружных установках -по эстакадам, в каналах, туннелях, коллекторах, блоках, земле.

Для электрических проводок используются изолированные провода с алюминиевыми и медными жилами. Для измерительных цепей приборов, коммутации, щитов необходимо использовать медные провода типа ПРПМ с сечением жил: в щитовом помещении 0.71.0 мм², для наружных установок 1.5 мм². Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией жил соединяются между собой в соединительных коробках, муфтах или при помощи штепсельных разъемов. Соединение проводов и кабелей должно обеспечивать надежный контакт между соединенными жилами и электрическую изоляцию жил по отношению к соседним жилам и конструктивным частям электрооборудования щитов.

Трассу электрических трубных проводок необходимо разбить на два потока: измерительные линии и линии питания на уровне верхней части щита; линии управления и сигнализации на уровне нижней части щита. Прокладку кабеля и ввод его в щитовое помещение организуют следующим образом: за щитами прокладывается кабельный канал, который соединяется с пространством внутри щитов. Канал перекрывается плитами пола. На стегнах бетонного канала укрепляются кабельные полки в виде кронштейнов. На полках укладывается кабель и по дну канала вводится в щитовое помещение. Ввод проводов в щит осуществляется через панель зажимов. Для надежного присоединения кабеля к панели зажимов на конце кабеля делается концевая заделка. В зависимости от мест прокладки электрические проводки можно разделить на следующие категории:

- внутренние и наружные;

- открытые и скрытые.

В зависимости от условий эксплуатации электрические проводки можно разделить на следующие виды: установочные; компенсационные; силовые и контрольные кабели.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 2.105-90. Общие требования к оформлению документов.

2. ГОСТ 2.304-81. Шрифты чертежные.

3. ГОСТ 8.417-81. Единицы физических величин.

4. ГОСТ 24520-80. Цифровое обозначение дат.

5. Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. - М: Химия, 1991. - 480 с.

6. Технические средства автоматизации химических производств: Справ. Изд. / В.С. Балакирев, Л.А. Барский, А.В. Бугров и др. - М: Химия, 1991. - 272 с.

7. Проектирование систем автоматизации производственных процессов: Справ. пособие. / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, С.А. Клюев. Под общ. ред. А.С. Клюева. - 2-е изд., переработанное и дополненное. - М: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.

8. Емельянов А.И., Капник О.В. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие по содержанию и оформлению проектов. - 3-е изд., переработанное и дополненное. - М: Энергоатомиздат, 1983. - 400 с.

9. Наладка средств измерений и систем технологического контроля: Справочное пособие. / А.С. Клюев, Л.М. Пин, Е.И. Коломнец, С.А. Клюев. - 2-е изд., переработанное и дополненное. - М: Энергоатомиздат, 1990. - 400 с.

10. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие. / А.С. Клюев, А.Т. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов. Под общ. ред. А. С. Клюева. - 2-е изд., переработанное и дополненное. - М: Энергоатомиздат, 1989. - 368 с.

11. Модульная интегрированная SCADA КРУГ-2000®. Ведение в КРУГ 2000. Руководство пользователя/1-е изд., 2002. - 115 с.

Размещено на Allbest.ru