Программно-аппаратная система управления отделением сероводорода от примесей

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал государственного образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет» в г. Сызрани

Кафедра АТПП

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине Проектирование автоматизированных систем

Тему: «ПАСУ отделение сероводорода от примесей»

Выполнил

Студент ЭТФ гр. ЭА-426

Логинов А.А.

Руководитель проекта

ст. преподаватель

Кузнецова Е. Е.

2011



Реферат

Ключевые слова: газ, фракционирование, сероводород, гидроочистка, электрооборудование.

Объектом автоматизации является установка выделения сероводорода.

Цель работы: разработка АСУ ТП для автоматизированного управления установкой гидроочистки сырья каталитического риформинга.

В процессе проектирования проводились выбор силового, измерительного оборудования, выбор устройства управления, разработка электрической принципиальной схемы и компоновка шкафов электроавтоматики.

Спроектированная АСУ ТП обладает высокой гибкостью, возможностью апгрейда, высокой производительностью и точностью дозирования материалов.

Курсовой проект выполнен в текстовом редакторе Мicrosoft Word 2003 на белой бумаге формата А4.



Введение

Автоматизация технологического процесса -- совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений. Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП. Основа автоматизации технологических процессов -- это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности).

Цели автоматизации:

-Повышение эффективности производственного процесса.

-Повышение безопасности.

-Повышение экологичности.

-Повышение экономичности.

Задачи автоматизации и их решение:

Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:

-Улучшение качества регулирования

-Повышение коэффициента готовности оборудования

-Улучшение эргономики труда операторов процесса

-Обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т.ч. с помощью управления каталогом)

-Хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

-внедрения современных методов автоматизации;

-внедрения современных средств автоматизации.

Техническое задание на проектирование

При выполнении курсового проекта необходимо:

1. Тщательно изучить технологический процесс и конструкцию аппаратов и оборудования, используя имеющуюся по данной теме техническую литературу. Описать необходимость существующей системы контроля и управления.

2. Разработать структурную схему объекта автоматизации и обосновать выбор необходимых контролируемых и регулируемых величин, и управляющих величин.

3. Разработать алгоритмическую схему автоматизации.

4. Разработать функциональную схему автоматизации. Рассчитать и выбрать приборы и средства автоматизации. Составить спецификацию на приборы, средства автоматизации и аппаратуру.

5. Разработать принципиальную схему автоматического регулирования для заданного параметра.

6. Разработать общий вид щита (пульта). Составить схему подключения (подсоединения) основных элементов щитовой аппаратуры.

7. Разработать принципиальную схему питания с расчетом и выбором аппаратов управления и защиты.

8. Разработать структурную схему средств автоматизации (или АСУ) технологического процесса. Описать состав, функции и классификационные признаки системы.

9. Экономически обосновать спроектированную автоматизированную систему.



Описание объекта автоматизации

(Описание технологического процесса отделения сероводорода от примесей).

Разработка современных высокоэффективных устройств очистки жидкостных и газовых потоков (воздуха) требует предварительного изучения дисперсной структуры загрязнений, главным фактором выбора эффективных устройств очистки газа, имеющих минимальную стоимость, является технологический аудит производственных условий эксплуатации, создаваемого очистного оборудования. К сожалению, в настоящее время такой аудит не проводится, потребители приобретают оборудование только на основе каталожной информации без учета реальных условий производств и, зачастую, несут повышенные затраты.

Как известно, для очистки жидкости и газа от содержащихся в нем частиц примесей используются самые различные физические силы и средства: гравитационные силы, инерционные силы, центробежные силы, силы электрического взаимодействия заряженных частиц, капиллярные силы, а также фильтрующие перегородки с соответствующим размером пор.

При этом эффективность использования указанных сил и перегородок различна в различных областях дисперсного состава загрязнений. В частности, инерционные и гравитационные силы достаточно эффективны для отделения крупных фракций загрязнений (частиц размером более 100 мкм); использование центробежных сил дает возможность эффективно очистить газовый поток от твердых частиц размером от 10 до100 мкм и жидких частиц (капель) размером от 5 до 100 мкм; для отделения из газового потока частиц размером менее 5 мкм обычно рекомендуют фильтрующие перегородки, названные границы использования тех или иных физических сил для отделения частиц загрязнений достаточно условны и, как правило, зависят от совершенства конструкций очистительных устройств (циклонов, ГДС, фильтров, их комбинаций и. т.п.).

С точки зрения современных научных представлений высоко эффективные технические устройства для очистки газов должны быть сконструированы в виде многоступенчатой системы средств очистки, в которой каждая ступень работает в своей рекомендуемой зоне дисперсного состава загрязнений. Для условий очистки воздушного потока такая система должна включать в себя, например, следующую последовательность ступеней очистки воздуха: ступень очистки воздуха в поле инерционных сил, ступень очистки в поле центробежных сил и фильтрационную ступень.

Рис. 2.1 Схема выделения H2S

Смесь ДЭА и воду прокачивают сверху вниз через колонну. Газовая смесь поступает снизу. При прохождении потока, ДЭА селективно поглощает H2S, который затем направляют на установку получения серы. В промежутке между отправкой на получение серы и экстракцией, сероводород отделяют от дополнительных примесей. В ходе фракционирования H2S, очищенный газ ДЭА заново подают в процесс.

Разработка алгоритмической схемы системы автоматизации

Построение алгоритмической схемы автоматизации осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 19.002-85, 19.003-85, при этом учитывая, что алгоритм -- это заранее заданное понятное и точное предписание возможному исполнителю совершить определенную последовательность действий для получения решения задачи за конечное число шагов.

Основные свойства алгоритмов следующие:

1. Понятность для исполнителя -- исполнитель алгоритма должен понимать, как его выполнять. Иными словами, имея алгоритм и произвольный вариант исходных данных, исполнитель должен знать, как надо действовать для выполнения этого алгоритма.

2. Дискретность (прерывность, раздельность) -- алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов).

3. Определенность -- каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

4. Результативность (или конечность) состоит в том, что за конечное число шагов алгоритм либо должен приводить к решению задачи, либо после конечного числа шагов останавливаться из-за невозможности получить решение с выдачей соответствующего сообщения, либо неограниченно продолжаться в течение времени, отведенного для исполнения алгоритма, с выдачей промежуточных результатов.

5. Массовость означает, что алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

Алгоритмические структурные схемы показывают взаимосвязь отдельных частей системы и характеризуют их динамические свойства. На алгоритмической структурной схеме вся система автоматики, как и на функциональной, изображается в виде прямоугольников, каждый из которых представляет собой динамическое звено направленного действия.

Для нашего технологического процесса, с учетом исполнительных механизмов (задвижек) и контролирующих устройств (различных датчиков), алгоритм будет выглядеть следующим образом:

Описание работы алгоритма:

После начала работы в систему вводятся параметры, необходимые для контроля работы системы. Далее происходит подача газа насосом в сепаратор 1. Если условие не выполнено, то происходит переход к блоку, отвечающему за управление задвижками. Если температура отклоняется от номинальной, то срабатывает датчик температуры и подача сырья прекращается-закрывается задвижка. Если условие выполнено и температура не отклонилась от номинальной то система переходит к следующему блоку.

Следующим блоком является подача ДЭА ( диэтаноламин ) в испаритель. Если условие выполнено ( температура и давление сырья соответствуют номинальным значениям ), то система переходит к следующему блоку. Если какой-либо из параметров не соответствует номинальному значению, то его необходимо скорректировать. Также производится переход к блоку отвечающему за управление задвижками.

Последним блоком в системе является подача диэтаноламина в сепаратор 2. Здесь, как и в 2-х предыдущих блоках, та же система. Если температура сырья будет не соответствовать номинальному значению, то произойдет переход к блоку управления задвижками. При выполнении условия происходит подача ДЭА заново в процесс.

После этого на пульт оператора выводятся параметры и процесс заканчивается.

Разработки функциональной схемы системы автоматизации

Для заданного объекта управления (под объектом управления понимается совокупность основного и вспомогательного оборудования вместе с встроенными в него запорными и регулирующими органами, а также энергии, сырья и других материалов) разработать функциональную схему автоматизации. При построении необходимо обратить внимание на:

- ЗАДАЧИ, решаемые при разработке ФСА;

- РЕЗУЛЬТАТ составления ФСА;

- ПРИНЦИПЫ, которыми следует руководствоваться при разработке ФСА.

Предъявляемые требования:

Количество выходного продукта должно быть не ниже 97%.

Температура поддерживается с помощью задвижек и датчиков температуры.

Расход сырья поддерживается с помощью задвижек и датчиков расхода.

В Сепараторах поддерживается температура не более 900°С.

В испарителе поддерживается давление не более 2 МПа.

Регулирование давления в испарителе осуществляется регулированием задвижек с помощью датчиков давления.

Регулирование температуры в сепараторах осуществляется регулированием задвижек с помощью датчиков температуры.



Выбор приборов и средств автоматизации

Произведем выбор датчиков:

1). Датчик давления АИР-30

Преобразователи давления АИР-30 предназначены для непрерывного преобразования значений абсолютного давления, избыточного давления, избыточного давления-разрежения, разности давлений, а также гидростатического давления (уровня) жидких и газообразных, в том числе агрессивных, сред, газообразного кислорода и кислородосодержащих газовых смесей в унифицированный выходной токовый сигнал и цифровой сигнал на базе НАRT-протокола.

АИР-30 имеют встроенные устройства сигнализации и могут применяться как самостоятельные регуляторы в технологических процессах (ТП).

Основные характеристики датчика давления:

Все виды измеряемых давлений:

минимальный диапазон -- 0...0,04 кПа;

максимальный диапазон -- 0...60 МПа;

Сенсоры с металлической емкостной ячейкой, изготовленные по технологии ROSEMOUNT с высокой стабильностью характеристик;

Сенсоры с керамической мембраной (Al2O3) с высокой перегрузочной способностью и стойкостью к гидроударам (200...1000%) с высокой химической стойкостью;

Диапазон перенастройки -- 60:1;

Выходные сигналы: 4...20 мА с HART-протоколом, 0...5 мА, 4...20/0...5 мА;

Основная приведенная погрешность -- до ±0,1%;

Встроенный комбинированный цифро-графический ЖК-индикатор с подсветкой;

Графическое отображение значения измеряемой величины и уставок на ЖК-индикаторе. Высота цифр индикатора -- 14 мм. Дополнительный шкальный индикатор на 39 сегментов;

Нормирование верхних и нижних пределов измерений, а также индицируемой величины, осуществляется в Па (Pa), кПа (kPa), МПа (MPa), кгс/см2 (kgf/cm2), кгс/м2 (kgf/m2), мм рт.ст.(mm). Выбор единицы измерения производится с помощью кнопок, расположенных на панели индикатора или на панели внешнего блока управления в режиме меню;

2 оптореле или 2 электромеханические реле;

Модульная структура: сенсор и электронный блок;

Возможность независимой калибровки сенсора и электронного блока;

Высокая ремонтопригодность;

В АИР-30 предусмотрена защита от обратной полярности питающего напряжения;

Управление датчиком: встроенная клавиатура, HART-модем с ПО и ПК, HART-коммуникатор;

Цифровой сигнал может приниматься и обрабатываться любым устройством, поддерживающим HART-протокол. Цифровой выход используется для связи преобразователя с портативным HART-коммуникатором или с персональным компьютером через стандартный последовательный интерфейс и дополнительный HART-модем. При этом могут быть выполнены такие операции, как: настройка преобразователя, выбор его основных параметров, чтение измеряемого давления и др. HART-протокол допускает одновременное наличие в системе двух управляющих устройств: системы управления в виде компьютера с HART-протоколом и портативного HART-коммуникатора. Преобразователь может распознать и выполнить команды каждого из управляющих устройств, имеющих разные адреса и осуществляющих обмен данными в режиме разделения времени канала связи. На индикаторе преобразователя или HART-коммуникаторе в режиме измерения давления отображается значение измеряемого давления в цифровом виде в установленных при настройке единицах измерения;

Два меню: меню пользователя и меню администратора. Защита каждого меню паролем от несанкционированного доступа;

Вращение корпуса от 0 до 270°;

Поворот индикатора на 90°, 180°, 270°;

Климатические исполнения -- от -50 до +80 °С;

Температура измеряемой среды -- от -40 до +120 °C;

Электромагнитная совместимость (ЭМС) -- IV-A;

Степень защиты от пыли и влаги -- IP65, IP67;

Средний срок службы ЭЛЕМЕР АИР-30 -- не менее 12 лет;

Средний срок службы ЭЛЕМЕР АИР-30А и ЭЛЕМЕР АИР-30АЕх не менее 15 лет;

Средняя наработка на отказ, не менее:

125 000 ч -- для ЭЛЕМЕР АИР-30;

150 000 ч -- для ЭЛЕМЕР АИР-30А и ЭЛЕМЕР АИР-30АЕх класса безопасности 3НУ;

250 000 ч -- для ЭЛЕМЕР АИР-30А и ЭЛЕМЕР АИР-30АЕх класса безопасности 2НУ;

В соответствии с ГОСТ 22520-85 ЭЛЕМЕР АИР-30 являются:

по числу преобразуемых входных сигналов -- одноканальными;

по числу выходных унифицированных сигналов -- одноканальными;

по зависимости выходного сигнала от входного -- с линейной зависимостью или с функцией извлечения квадратного корня;

в зависимости от возможности перестройки диапазона измерения -- многопредельными, перенастраиваемыми.

Межповерочный интервал:

3 года -- для кода класса точности А01, В02;

5 лет -- для кода класса точности С05;

Гарантийный срок эксплуатации -- 5 лет (7 лет -- для приборов в атомном исполнении).

Цена: 7 440 рублей.

Датчик расхода DYMETIC-1223T:

ОПИСАНИЕ И РАБОТА ДАТЧИКА.

Состав и конструктивные особенности изделия

Датчик (приложение А) состоит из акустических преобразователей (далее - ПА), расположенных на корпусе, и преобразователя нормирующего передающего «DYMETIC-1223Т» (далее - ПНП). Конструктивно датчик имеет модификации, отличающиеся классами точности, условными проходами (далее - Dу) и условными давлениями (далее - Ру). Варианты поставки и соответствующие им обозначения датчика и поставляемого с ним комплекта монтажных частей (далее - КМЧ) и дополнительного оборудования приведены в примере записи обозначения при заказе.

Предприятие-изготовитель оставляет за собой право вносить конструктивные измерения и заменять комплектующие изделия, не ухудшая при этом эксплуатационных качеств изделия.

Характеристики:

Датчик может устанавливаться в помещениях и на открытом воздухе под навесом при температуре окружающего воздуха от минус 45 до плюс 50 оС,

относительной влажности воздуха до 100 % и отсутствии прямого воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков.

Датчик может устанавливаться в технологических помещениях категории взрывоопасности В-1а и В-1б согласно гл. 7.3 ПУЭ, в которых возможно образование взрывоопасных смесей категории IIА группы Т6 по ГОСТ Р 51330.0-99 и ГОСТ Р 51330.1-99.

Устройство и работа датчика.

Принцип действия датчика основан на пропорциональной зависимости разности времени прохождения акустических колебаний, формируемых ПА, вдоль и против потока газа. Эта разность времен и является мерой объемного расхода газа, движущегося по газопроводу.

ПА-излучатели, расположенные на расстоянии L под углом б вдоль оси газопровода, возбуждаемые генераторами ультразвуковой частоты, излучают ультразвуковые колебания, которые, пройдя через поток газа, воспринимаются и преобразуются в электрические сигналы ПА-приемниками, расположенными, соответственно, на другой стороне газопровода. Из-за разности времени прохождения ультразвуковых лучей по потоку и против потока газа вторичные электрические колебания оказываются сдвинутыми на разные временные интервалы. Далее, сигналы усиливаются, фильтруются и обрабатываются микропроцессорным устройством, которое, по известным геометрическим параметрам и состоянию газопровода, вычисляет среднюю скорость и объемный расход газа.

Обеспечение взрывозащищенности:

Взрывозащищенность датчика обеспечивается видом взрывозащиты взрывонепроницаемая оболочка по ГОСТ Р 51330.1-99 и достигается заключением электрических цепей датчика во взрывонепроницаемые оболочки, которые выдерживают давление взрыва и исключают передачу взрыва в окружающую взрывоопасную среду. Прочность оболочек проверяется испытаниями по ГОСТ Р 51330.0-99 и ГОСТ Р 51330.1-99. Изготовителем каждая оболочка подвергается гидравлическим испытаниям давлением 1,0 МПа в течение времени, достаточного для осмотра, но не менее 10 с, а части оболочек, контактирующие с измеряемой средой (корпус и ПА), подвергаются гидравлическим (пневматическим) испытаниям со стороны действия рабочей среды давлением не менее 1,5 Ру.

Взрывонепроницаемость оболочек обеспечивается применением щелевой взрывозащиты. На чертеже средств взрывозащиты. Эти сопряжения обозначены словом ВЗРЫВ с указанием допускаемых по ГОСТ Р 51330.1-99 параметров взрывозащиты: максимальной ширины и минимальной длины щелей, шероховатости поверхностей прилегания, образующих взрывонепроницаемые щели, минимальной осевой длины резьбы, шага резьбы, числа полных непрерывных неповрежденных ниток резьбы взрывонепроницаемого резьбового соединения в зацеплении.

Взрывозащитные поверхности датчика выполнены из коррозионностойкой стали или защищены от коррозии гальваническим покрытием Ц9Хр.

Температура наиболее нагретых наружных поверхностей оболочек и электрических элементов внутри нее не превышает + 85 °С, что допускается

ГОСТ Р 51330.0-99 для электрооборудования температурного класса Т6. Все винты, болты и гайки, крепящие детали со взрывозащитными поверхностями, а также токоведущие и заземляющие зажимы и штуцера кабельных вводов предохранены от самоотвинчивания применением пружинных шайб, контргаек и стопоров. Головки наружных крепежных болтов, крепящих части взрывонепроницаемой оболочки, расположены в охранных углублениях, доступ к ним возможен только с помощью торцового ключа. Для предохранения от самоотвинчивания частей оболочек, установленных на резьбе (корпус - крышка), применены стопорные устройства. Стопорные устройства крепятся с помощью винтов к соответствующим корпусам, при этом их конструкция фиксирует крышки от самоотвинчивания. На корпусах ПА и ПНП имеется маркировка взрывозащиты 1ExdIIAT6 Х и 1ExdIIAT6. На штуцерах ПА и крышке ПНП имеется предупредительная надпись Открывать, отключив от сети! Цена: от 4 600 рублей.

Рис. 5.3. Датчики температуры ДТПL(ХК):



ДТПL(ХК) 015...265 (с коммутационной головкой).

Термопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Модели датчиков с резьбовым креплением выпускаются в стандартном исполнении с метрической резьбой.

Возможно также их изготовление с трубной резьбой по спец. заказу.

Основные критерии правильного выбора термопреобразователей:

-Соответствие измеряемых температур рабочим диапазонам измерений датчиков температуры.

-Соответствие прочности корпуса датчика условиям эксплуатации

-Правильный выбор длины погружаемой части датчика и длины соединительного кабеля.

-Необходимость взрывозащищенного исполнения для работы на взрывопожароопасных участках.

Термопара представляет собой два разнородных металлических проводника, одним концом соединенных между собой.

Соединенные концы проводников называются «холодным» (соединительным) спаем, а свободные концы, подверженные изменению температуры - «рабочим» (измерительным) спаем.

Технические характеристики:

Рабочий диапазон измеряемых температур:

-40...+1200 °С

(см. материал защитной арматуры)

-40...+600 °С

Класс допуска датчика :

Условное давление:

10 МПа

Исполнение рабочего спая термопары, относительно корпуса датчика :

изолированный;

неизолированный

Диаметр термоэлектродной проволоки:

0,7; 1,2; 3,2

Показатель тепловой инерции, не более:

- с изолированным рабочим спаем

60 с

- с неизолированным рабочим спаем

10 с

Сопротивление изоляции, не менее :

100 МОм

Количество рабочих термопар в изделии:

1 шт.; 2 шт.

Степень защиты по ГОСТ 14254:

Материал защитной арматуры:

-сталь 12Х18Н10Т (Tmax до 800 °С)

-сталь 08Х20Н14C2 (Tmax до 900 °С)

-сталь 15Х25Т (Tmax до 1000 °С)

-сталь ХН45Ю (Tmax до 1100 °С*)

-керамика МКРц (Tmax до 1100 °С*)

-сталь 12Х18Н10Т

* до 1200°С при работе в кратковременном режиме.

Модели датчиков с резьбовым креплением могут быть изготовлены с трубной резьбой по спец. заказу.Это означает, что изготовлению и поставке подлежит термопара «хромель - алюмель», материал защитной арматуры - сталь 08Х20Н14С2 с диапазоном измерения температуры -200…+900 °С, с изолированным рабочим спаем, диаметром термоэлектрода 1,2 мм, с металлической коммутационной головкой, длиной монтажной части 120 мм, в корпусе 045 (см. таблицу моделей ХХ5).

Цена: от 10 000 рублей.



рис 5.4 Датчик качества выходного продукта Хоббит-Т:

Газоанализатор «Хоббит-Т» (в дальнейшем - газоанализатор) предназначен для:

- измерения содержания токсичных газов (оксид углерода CO, сероводород H2S, диоксид серы SO2, хлор Cl2, фтор F2, фтористый водород HF, аммиак NH3);

- измерения содержания суммы горючих газов, приведенной к метану CH4 (или пропану C3H8, гексану C6H14, водороду H2, оксиду углерода CO);

- измерения содержания кислорода O2;

- сигнализации о выходе содержания определяемых газов в воздухе контролируемой рабочей зоны за допустимые пределы;

- обеспечения безопасных условий труда и использования в противоаварийных системах защиты.

Примечание: требуемый набор измеряемых газов и число точек контроля задаются потребителем при заказе газоанализатора и определяют число каналов измерения. Один канал газоанализатора обеспечивает измерение одного из перечисленных в таблице 1 газов в одной точке рабочей зоны (точке контроля). Максимальное число каналов - 16.

Газоанализатор состоит из блоков датчиков, количество которых зависит от числа каналов измерения (точек контроля воздуха рабочей зоны), и блока индикации. Для управления внешними исполнительными устройствами предусмотрено включение в комплект поставки газоанализатора блока(ов) коммутации.

Климатическое исполнение - УХЛ3.1 (основное) и УХЛ2 (для блока датчика, по запросу потребителя).

Степень защиты оболочки - IP-50 согласно ГОСТ 14254-96 (для блока датчика в исполнении УХЛ2 - IP53).

По устойчивости к климатическим воздействиям газоанализатор относится к группам С4 и Р1 по ГОСТ 12997-84. По устойчивости к воздействию синусоидальной вибрации газоанализатор относится к группе N1 по ГОСТ 12997-84.

Обозначение газоанализатора включает в себя наименование «Хоббит-Т», число точек контроля газа (только для конфигураций с 2 - 16 каналами измерения) и химические формулы измеряемых газов, обозначение климатического исполнения (только для УХЛ2), обозначение ТУ. Пример обозначения для газоанализатора с двумя каналами измерения оксида углерода и шестью каналами - метана: «ХОББИТ-Т-2CO-6CH4» ЛШЮГ.413411.010 ТУ.

Характеристики и их значения:

Анализируемая среда

воздух рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005-88

Предел основной относительной погрешности газоанализатора в диапазонах измерения согласно Диапазону измерения таблицы 1 не превышает ± 25 %

Вариация выходного сигнала газоанализатора в долях от предела основной относительной погрешности не превышает 0,5

Изменение выходного сигнала в течение 24 ч непрерывной работы в долях от предела основной относительной погрешности не превышает 0,5.

Дополнительная погрешность от предела основной относительной погрешности не превышает:

- при изменении температуры на каждые 10оС в пределах рабочего диапазона температур 0,5

- при содержании неизмеряемых компонентов в пределах 1,5

Время установления показаний по уровню 0,9 не более 90 с (для HF - не более 300 сек.)

Токовый выход на каждый канал измерения 0 - 5 мА (по заказу потребителя 4-20 мА)

Время прогрева газоанализатора не более 15 мин. (группа П2 по ГОСТ 13320-81)

Ток потребления любого внешнего ИУ не более 1 А при напряжении 220 В

Напряжение питания газоанализатора сеть 220 В, 50 Гц

Потребляемая мощность не более 15 Вт на канал

Рабочие климатические условия для блока индикации и блока коммутации по ГОСТ 15150-69 - УХЛ3.1 ГОСТ 15150-69:

- температура окружающего воздуха от -10 до +40 оС

- относительная влажность воздуха до 75% при температуре +30 оС

Рабочие климатические условия для блока датчиков - УХЛ3.1 (основное) или УХЛ2 (по запросу потребителя):

- температура окружающего воздуха от -40 до +40 оС

- относительная влажность воздуха

до 95% при температуре +30 оС

- атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа

- напряженность магнитного поля

не более 40 А/м

Габаритные размеры:

- блок датчиков

75Ч75Ч350 мм

- блок индикации

240Ч200Ч120 мм

- блок коммутации 280Ч240Ч120 мм

Масса газоанализатора не превышает:

- блок датчика 600 г

- блок индикации, блок коммутации: 2000 г

Наработка на отказ газоанализатора: 15000 ч

Средний срок службы газоанализатора:

10 лет

Межповерочный интервал:

1 год.

Газоанализатор обеспечивает непосредственный отсчет результатов измерения в цифровой форме с индикацией единиц измерения (мг/м3, или мг/дм3, или об.%), химической формулы контролируемого газа, номера канала.

Газоанализатор обеспечивает вывод на дисплей сообщений об ошибках и диалоговый режим при калибровке и обработке критических ситуаций.

В газоанализаторе предусмотрена возможность связи с компьютером с помощью последовательного интерфейса RS232.

Газоанализатор обеспечивает для каждого канала измерения раздельную светодиодную сигнализацию превышения заданных пороговых уровней загазованности и дублирование ее встроенным звуковым сигналом.

Газоанализатор обеспечивает раздельную для каждого канала измерения светодиодную сигнализацию неисправности канала измерения, дублируемую встроенным звуковым сигналом.

В газоанализаторе для каждого канала измерения предусмотрена возможность управления внешними исполнительными устройствами (ИУ), предназначенными для реагирования на превышение заданных пороговых уровней загазованности.

Цена: 20 800 рублей.

Барьер искрозащиты БИ-001:

рис. 5.5

Барьер искробезопасности (искрозащиты) БИ-001 предназначен для обеспечения искробезопасности электрических цепей первичных преобразователей, в роли которых, например, могут выступать термоэлектрические преобразователи и термопреобразователи сопротивления.

Поддержка трехпроводной схемы подключения:

Как известно, простейшая двухпроводная схема подключения резистивных датчиков не обеспечивает удовлетворительных метрологических характеристик измерительного канала, поскольку сопротивление линии связи входит в аддитивную погрешность измерения. Использование четырехпроводной схемы включения вызывает увеличение расхода кабеля и объема монтажных работ. Трехпроводная схема подключения является удачным решением, обеспечивающим необходимую точность измерений при минимальной стоимости, что и определило ее широкое распространение в промышленности.

Исходя из этого, при разработке барьера искрозащиты БИ-001 было принято решение ориентировать его на работу с резистивными датчиками, подключенными по трехпроводной схеме. Дополнительные соображения в поддержку такого решения:

Существует широкая гамма вторичных измерительных преобразователей, ориентированных на применение трехпроводной схемы подключения (Например, серия 7B фирмы Analog Devices, серия Dataforth SCM7B фирмы Burr-Brown, серия 73L фирмы Grayhill и им подобные).

Подавляющее большинство «одноклассников», т.е. барьеров искрозащиты на зенеровских диодах, являются «двухпроводными» и их применение в системах автоматики, имеющих большинство каналов с трехпроводной схемой подключения, не является оптимальным.

Малый разбаланс плеч:

Трехпроводная схема подключения резистивных датчиков, как известно, позволяет свести погрешность от сопротивления линии связи к погрешности от разбаланса сопротивлений линий связи датчика со вторичным измерительным преобразователем. Барьер искробезопасности включается между датчиком и вторичным измерительным преобразователем, поэтому сопротивления плеч барьера учитываются как составная часть сопротивления линий связи. Из этого следует, что при использовании трехпроводной схемы включения разбаланс плеч барьера непосредственно влияет на погрешность измерения. В БИ-001 точная балансировка плеч обеспечивает незначимость соответствующей составляющей погрешности.

Проходное сопротивление:

Данная характеристика большинством производителей барьеров искробезопасности не нормируется. Тем не менее, проведенные нами исследования показали принципиальную значимость этого параметра. Дело в том, что, хотя большинство изготовителей вторичных измерительных преобразователей не нормирует максимального сопротивления линии связи, фактически при превышении этим сопротивлением некоторого уровня (часто неизвестного самому производителю) происходит метрологический отказ преобразователя. Нами были проведены экспериментальные исследования по ряду преобразователей. На основе полученных данных мы нормировали для своих изделий такое проходное сопротивление, при котором обеспечивается стабильная работа известных нам преобразователей на типовых линиях связи. Характеристики барьера искрозащиты БИ-001максимальное сопротивление канала барьера не превышает 19 Ом

максимальная разность сопротивлений каналов одного барьера не превышает 0,04 Ом

максимально допустимое входное напряжение барьера, при котором обеспечивается искробезопасность защищаемой цепи - напряжение переменного тока 250 В, 50 Гц

габаритные размеры барьера не более 114х99х12,5 мм

средний срок службы барьера - 12 лет

средняя наработка до отказа барьера не менее 150 000 ч

барьер является невосстанавливаемым изделием и ремонту не подлежит (согласно п. 9.2.3 ГОСТ Р 51330.10-99 должна быть исключена возможность ремонта или замены элементов внутреннего монтажа барьеров)

Обеспечение искробезопасности:

Барьер с искробезопасными электрическими цепями уровня «ib» выполнен в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51330.10-99 (МЭК 60079-11-99), имеет маркировку взрывозащиты «[Exib]IIC» и предназначен для установки вне взрывоопасных зон. Барьер обеспечивает следующие характеристики искробезопасной цепи:

напряжение холостого хода (U0) не более 1 В;

ток короткого замыкания (I0) не более 200 мА.

Следует учитывать, что заявленная искробезопасность обеспечивается только при следующих параметрах защищаемой цепи:

емкость (C0) не более 1 мкФ;

индуктивность (L0) не более 1 мГн.

При попадании высокого напряжения в искроопасную цепь барьер БИ-001 обеспечивает перегорание встроенного предохранителя и тем самым отключает защищаемую цепь от опасного напряжения. Дальнейшее использование «сработавшего» барьера невозможно.

Конструкция и крепеж БИ-001:

Конструктивно барьер искрозащиты БИ-001 выполнен в пластмассовом неразборном корпусе и предназначен для установки на монтажный рельс шириной 35 миллиметров. Для облегчения монтажа и замены барьера применены съемные клеммные колодки.

При установке, эксплуатации и замене барьера необходимо учитывать следующее: барьер БИ-001 имеет, помимо винтового зажима, дополнительный контакт заземления через монтажный рельс. Установка барьера на монтажный рельс вызывает электрическое соединение цепи заземления барьера с монтажным рельсом.

Цена: 1790.00 руб.

Контроллер ALPHA XL Mitsubishi Electric.

рис 5.6

Небольшой промышленный контроллер ALPHA XL Mitsubishi Electric или, как его называют - микроконтроллер, объединяет в одном корпусе все необходимые пользователю компоненты: блок питания, встроенные часы с календарем, обработку аналоговых и цифровых сигналов, большой дисплей с человеко-машинным интерфейсом (HMI), хорошие коммуникационные возможности. Фактически, программировать его можно непосредственно с помощью имеющегося дисплея и клавиш, однако после нескольких упражнений в нажатии клавиш становится понятно, что лучше попробовать найти другой способ общения с контроллером. Для этого специально разработан пакет программ AL-PCS/WIN, который работает под Windows и является средством разработки приложений. И если контроллер с кабелем связи AL-232CAB уже лежат на столе у пользователя, то дело за малым, AL-PCS/WIN-E распространяется абсолютно бесплатно, его можно скачать из официальных Интернет ресурсов (сайт Mitsubishi Electric, сайт компании «Электротехнические системы Петербург» http: www.esspb.ru/docum.html и др.).

Далее уместным будет упомянуть несколько слов о самом контроллере, который имеет достаточно незаурядные возможности

Контроллеры серии Alpha имеют 3 модификации, различающиеся числом каналов ввода/вывода. Это модификации на 6 каналов цифрового ввода и 4 релейных вывода, 8 и 6 или 15 и 9 соответственно. Две последние модификации имеют слот для установки одного модуля расширения, а также разъем для подключения модема или панели оператора. У модификаций контроллеров Alpha, имеющих питание =24 В, шесть или восемь каналов ввода (в зависимости от модификации) являются универсальными и могут использоваться либо для ввода аналоговых сигналов 0…10 В, либо для ввода дискретных сигналов уровня 24 В. Для непосредственного подключения к контроллеру термометров сопротивления Pt100 или термопар типа К предлагаются двухканальные нормирующие преобразователи двух модификаций, имеющие алгоритм автокалибровки канала. При помощи таких контроллеров возможно решать широкий спектр небольших задач автоматизации, при этом стоимость такого решения оказывается ниже, чем стоимость решения на компонентах релейного оборудования.

Вернемся обратно к программированию контроллера. Пропуская несложные процедуры установки программного пакета на жесткий диск, пользователь легко доберется до рабочего экрана с панелью инструментов. На рабочем экране пакета слева находятся входы, справа - выходы контроллера, посередине - поле программы пользователя.

рис 5.7

Для программирования контроллера используется язык FBD (Functional Block Diagram), который относится к языкам графического программирования, позволяющий легко представить все происходящие внутри процессы. Он прост, нагляден и понятен, так как в основу взята аналогия с электрической схемой. Хотя многим особенностям программного обеспечения можно научиться интуитивно, в программу включен детальный файл справки, помогающий пользователям оперативно находить ответы на свои вопросы. Таким образом, программа для контроллера на языке FBD представляет собой набор функциональных блоков, соединенных в схему. Каждый блок принимает информацию на свои входы, обрабатывает её в соответствии с заложенным в него алгоритмом и выдает управление на свой выход. Сам процесс программирования осуществляется путем набора (выбора из списка) готовых функциональных блоков, а щелчками «мыши», между входами, функциональными блоками и выходами устанавливаются соединения (цепи тока). В результате образуется логическая схема, которую нужно проверить в режиме моделирования. Вот и всё.

В программе можно использовать до 200 функциональных блоков, причем каждая отдельная функция применяется сколь угодно часто. Параметры внутри блока можно изменять после двойного щелчка по выбранному блоку. В распоряжении пользователя имеются следующие возможности:

Мониторинг и принудительная установка состояний ON/OFF

Функция эмуляции (можно проверять работу программы без подключения аппаратного обеспечения).

Программное обеспечение включает функцию дистанционного технического обслуживания, позволяющую загружать и выгружать программу контроллера по телефонной линии.

Мониторинг в окне схематического представления (можно контролировать работу своей системы в окне мониторинга).

Пользовательский функциональный блок. Пользователь может создавать свои специализированные функциональные блоки, комбинируя исходные функциональные блоки.

Функция Мастера Авто FBD Эта функция позволяет новичкам создать с помощью окна подсказок свой функциональный блок поддержка русского языка.

Разработанное программное обеспечение отличается высокой эффективностью и дружественностью и благодаря этому пользователь, который никогда не считал себя программистом, может попробовать сам запрограммировать контроллер.

Рамки данной статьи не позволяют раскрыть все нюансы, которые появятся на пути к заветной мечте. Конечно, нужно серьезно отнестись к процессу программирования, внимательно прочитать все руководства. Но самое главное у пользователя уже есть - это уверенность, что он может сделать первый шаг и научиться управлять контроллером. Ведь ещё древние греки говорили «Первый шаг -- это половина любого дела». Цена: 17 440 рублей.

Блок питания.

рис 5.8

Источники питания постоянного тока БП 2036А

Источники постоянного тока повышенной надежности БП 2036 А предназначены для питания первичных и вторичных преобразователей стабилизированным напряжением 36В.

(Могут быть использованы на атомных станциях)

Источники питания постоянного тока БП 2036А /36-4 -4-канальный, БП 2036А /36-8 -8- канальный с гальванической развязкой каждого канала.

Питание от сети 220В.

Система защиты от короткого замыкания и перегрузки по каждому каналу .

Система аварийной сигнализации с исполнительным механизмом: электромеханическое реле с коммутируемой мощностью 250Вх6А на активную нагрузку.

Автоматическое включение при снятии короткого замыкания и перегрузки.

Серийное производство БП 2036А планируется начать с октября 2003 года. В данный момент источники питания проходят сертификационные испытания.

Получено разрешение Федерального горного и промышленного надзора России на применение источников питания на поднадзорных предприятиях...( можно посмотреть: ~80 Кбайт)

БП2036А соотвесствует требованиям ГОСТ 12997-84 и ТУ 4229-045-13282997-03.

Конструктивные особенности:

Источники питания постоянного тока БП 2036А /4 -4-канальный, БП 2036А /8 -8- канальный с гальванической развязкой каждого канала.

Питание от сети 220В.

Система защиты от короткого замыкания и перегрузки по каждому каналу.

Система аварийной сигнализации с исполнительным механизмом: электромеханическое реле с коммутируемой мощностью 250Вх6А на активную нагрузку. Автоматическое включение при снятии короткого замыкания и перегрузки. Источники питания выполнены в металлическом корпус

Технические характеристики:

Номинальное напряжение - 36В

Отклонение напряжения от номинального напряжения - ±0,25%

Отклонение напряжения на каждые 10°С - ±0,2%

Максимальный ток нагрузки :

для БП2036А/4 - 50 мА

для БП2036А/8 - 25 мА

Ток срабатывания электронной защиты - 60 ±10 мА для БП 2036А/8

Ток срабатывания электронной защиты - 65 ±10 мА для БП 2036А/4

Пульсации выходного напряжения не более - 50 мВ

Нестабильность выходного напряжения :

-при изменении напряжения сети от -15 до +10% не более - ±0,2%;

-при изменении тока нагрузки от нуля до максимального не более - ±0,2%

Сопротивление изоляции не менее - 20 мОм

Параметры электропитания:

Сеть однофазного переменного тока -( 220+10-15 )В

Частота - 50±Гц

Потребляемая мощность не более - 16 ВхА

Два варианта подключения к сети и выходам каналов и реле:

- через разъемы

- через клемные колодки

Габаритные размеры:

Длина (глубина) - 180 мм

Ширина - 80 мм

Высота - 160 мм

Вырез в щите - 156х76 мм

Масса не более - 3 кг

Таблица 1.Модификации источников питания.

Источник питания	БП2036А/36-4	БП2036А/36-8>
Выходное напряжение, В	36	36
Макс. Ток нагрузки на канал, мА	45	25
Количество каналов	4	8
Тип монтажа	Щитовый	Щитовый

Условия эксплуатации:

Источники питания имеют климатические исполнения :

С3 по ГОСТ 12997-84 для работы при температуре от минус10 до +60 °С,

С2 по ГОСТ 12997-84 для работы при температуре от минус40 до +50°С,

Т3 по ГОСТ 15150-69 для работы при температуре от минус25 до +60°С,

Относительная влажность при температуре 35°С - 98%

Гарантийные обязательства:

Гарантийный срок эксплуатации с момента ввода источников питания в эксплуатацию- 24 мес. Гарантийный срок хранения с момента изготовления источника питания - 6 мес. Цена: 4 200 рублей.

Описание функций АСУ.

К АСУТП в целом предъявляются следующие основные требования. Она должна:

осуществлять управление ТОУ в целом в темпе протекания технологического процесса и в выработке и реализации решений по управлению должны участвовать средства вычислительной техники и человек-оператор;

обеспечивать управление ТОУ в соответствии с принятыми критериями эффективности функционирования АТК (критериями управления АСУТП);

выполнять все возложенные на нее функции с заданными характеристиками и показателями качества управления;

обладать требуемым уровнем надежности;

обеспечивать возможность взаимосвязанного функционирования с системами управления смежных уровней иерархии и другими АСУТП;

отвечать эргономическим требованиям, предъявляемым к системам, в частности к способам и форме. Представления информации оператору, к размещению технических средств и т. д.;

обладать требуемыми метрологическими характеристиками измерительных каналов;

допускать возможность модернизации и развития в пределах, предусмотренных техническим заданием (ТЗ) на создание АСУТП;

нормально функционировать в условиях, указанных в ТЗ на систему;

обеспечивать заданный средний срок службы с учетом проведения восстановительных работ, указанных в технической документации на основные составные части АСУТП.

Автоматизированная система управления технологическим процессом - человеко-машинная система управления, обеспечивающая автоматизи-рованный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием.

При создании АСУТП должны быть определены конкретные цели функционирования системы и ее назначение в общей структуре управления предприятием. Такими целями, например, могут быть:

экономия топлива, сырья, материалов и других производственных ресурсов;

обеспечение безопасности функционирования объекта;

повышение качества выходного продукта (изделия) или обеспечение заданных значений параметров выходных продуктов (изделий);

снижение затрат живого труда; достижение оптимальной загрузки (использования) оборудования;

оптимизация режимов работы технологического оборудования (в том числе, маршрутов обработки в дискретных производствах) и т. д.

Функция АСУТП -- это совокупность действий системы, направленных на достижение частной цели управления.

Совокупность действий системы представляет собой определенную и описанную в эксплуатационной документации последовательность операций и процедур, выполняемых частями системы. Следует отличать функции АСУТП в целом от функций, выполняемых всем комплексом технических средств системы или его отдельными устройствами.

Функции АСУТП подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные.

Управляющая функция АСУТП -- это функция, результатом которой являются выработка и реализация управляющих воздействий на технологический объект управления.

К управляющим функциям АСУТП относятся:

регулирование (стабилизация) отдельных технологических переменных;

однотактное логическое управление операциями или аппаратами;

программное логическое управление группой оборудования;

оптимальное управление установившимися или переходными

технологическими режимами или отдельными участками процесса;

адаптивное управление объектом в целом (например, самонастраивающимся комплексно-автоматизированным участком станков с числовым программным управлением).

Информационная функция АСУТП -- это функция системы, содержанием которой являются сбор, обработка и представление информация о состоянии АТК оперативному персоналу или передача этой информации для последующей обработки.

К информационным функциям АСУТП относятся:

централизованный контроль и измерение технологических параметров;

косвенное измерение (вычисление) параметров процесса (технико-экономических показателей, внутренних переменных);

формирование и выдача данных оперативному персоналу АСУТП или (АТК);

подготовка и передача информации в смежные системы управления;

обобщенная оценка и прогноз состояния АТК и его оборудования.

Отличительная особенность управляющих и информационных функций АСУТП их направленность на конкретного потребителя (объект управления, оперативный персонал, смежные системы управления).Вспомогательные функции АСУТП - это функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач.

Вспомогательные функции не имеют потребителя вне системы и обеспечивают функционирование АСУТП (функционирование технических средств системы, контроль за их состоянием, хранением информации и т. п.).

В зависимости от степени участия людей в выполнении функций системы различаются два режима реализации функций: автоматизированный и автоматический.

Автоматизированный режим реализации управляющих функций характеризуется участием человека в выработке (принятии) решений и (или) их реализации. При этом возможны следующие варианты:

ручной режим, при котором комплекс технических средств представляет оперативному персоналу контрольно- измерительную информацию о состоянии ТОУ, а выбор и осуществление управляющих воздействий производит человек-оператор;

режим советчика, при котором комплекс технических средств вырабатывает рекомендации по управлению, а решение об их использовании принимается и реализуется оперативным персоналом;

диалоговый режим, при котором оперативный персонал имеет возможность корректировать постановку и условия задачи, решаемой комплексом технических средств системы при выработке рекомендаций по управлению объектом.

Автоматический режим реализации управляющих функций предусматривает автоматическую выработку и реализацию управляющих воздействий. При этом различаются:

режим косвенного управления, когда средства вычислительной техники автоматически изменяют уставки и (или) параметры настройки локальных систем автоматического управления (регулирования);

режим прямого (непосредственного) цифрового (или аналого-цифрового) управления, когда управляющее вычислительное устройство формирует воздействие на исполнительные механизмы.

Автоматизированный режим реализации АСУТП информационных функций АСУТП предусматривает участие людей в операциях по получению и обработке информации.

В автоматическом режиме все необходимые процедуры обработки информации реализуются без участия человека.

Описание структуры АСУ

АСУТП предназначена для автоматизированного управления установкой гидроочистки сырья каталитического риформинга. Она создана на базе современной системы цифрового управления с использованием микропроцессорной техники фирм Yokogawa Electric (РСУ) и Allan Bradley (ПАЗ), с самодиагностикой технических средств, с резервированием контроллеров и модулей ввода-вывода для контуров регулирования. АСУТП установки построена как многоуровневая интегрированная человеко-машинная система, работающая в реальном режиме времени, включающая в себя оперативный технологический и обслуживающий персонал и комплекс программно-технических средств.

Целью АСУТП является:

обеспечение устойчивого функционирования процесса при рациональном оперативном управлении в рамках технологического регламента;

обеспечение заданного качества конечного продукта;

повышение безопасности и надежности работы установки;

снижение сырьевых и энергетических затрат на производство единицы продукции;

улучшение условий труда обслуживающего персонала.

Управление технологическим процессом осуществляется из операторной установки 1А-1М, где организованы рабочие места операторов-технологов на базе интеллектуальных операторских станций.

Сбор информации осуществляется программируемыми контроллерами, которые выполняют первичную обработку сигналов. Результаты контроля отображаются на дисплеях станций управления в виде мнемосхем, трендов, таблиц нарушений и т.п.

Система управления имеет выход в заводскую сеть (протокол TCP/IP) для передачи данных о материальном балансе установки.

Для противоаварийной автоматической системы защит и блокировок (ПАЗ) предусмотрены логические контроллеры.

Система ПАЗ выполняется отдельно от системы управления, имеет возможность деблокировки технологических параметров с регистрацией произведенной деблокировки на РСУ. Построение системы ПАЗ исключает срабатывание блокировок от случайных и кратковременных сигналов нарушения нормального хода технологического процесса. Система ПАЗ интегрирована в информационную сеть передачи данных. При срабатывании ПАЗ в РСУ поступает соответствующий сигнал.

Для обеспечения высокой степени работоспособности, программируемые логические контроллеры и шина передачи данных полностью дублированы.

В операторной предусмотрена световая и звуковая сигнализация, срабатывающая при достижении предупредительных значений параметров процесса, определяющих его взрывоопасность.

Оперативное управление и контроль за ходом технологического процесса осуществляется из операторной, где установлены: