Файл: Proekt_1.pdf

В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры, как отечественных производителей, так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки, и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных.

К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события.

2.Верхний уровень - диспетчерский пункт (ДП) - включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т. д. Часто в качестве рабочих станций используются

ПЭВМ типа IBM PC различных конфигураций.

Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA - системы. SCADA - это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром.

Система автоматизации НПС (нефтеперерабатывающей станции), обеспечивающая автоматическое, дистанционное, местное и телемеханическое управление, представляет собой трехуровневую иерархическую структуру:

•нижний уровень;

•средний уровень;

•верхний уровень.

Структурная схема АСУ ТП НПС показана на рис. 2.5.

Нижний уровень системы автоматизации включает в себя датчики и вторичные преобразователи, обеспечивающие формирование входных электрических аналоговых и дискретных сигналов системы автоматизации НПС, а так же показывающие приборы и органы управления, устанавливаемые по месту.

37

Рисунок 2.5 – Структурная схема АСУ ТП нефтеперекачивающей станции (НПС)

Средний уровень системы автоматизации включает в себя программируемый логический контроллер (PLC) 140CPU 434-12A серии Modicon TSX QUANTUM фирмы Modicon (США), работающий в локальной вычислительной сети MODBUS+. Для обеспечения большого числа линий ввода-вывода используется архитектура удаленного ввода-вывода с помощью удаленных модулей

38

серии Modicon TSX QUANTUM. В схеме удаленного ввода-вывода используется коаксиальный кабель с возможностью реализации протяженной сети длиной до 5250м с удаленными узлами в количестве до 31. Высокопроизводительная RIO (Remote Input Output) сеть обеспечивает передачу данных ввода-вывода со скоростью 1,544 Мбит/с. Для обеспечения повышенной надежности в системе удаленного ввода-вывода используется вариант с резервным кабелем, предохраняющий систему от последствий обрыва одного из кабелей или повреждения соединительной арматуры.

Для обеспечения резервирования по среднему уровню две одинаково сконфигурированные системы Quantum связываются между собой через контроллеры горячего резерва (140 CHS 110 00), установленные в каждой из систем. Между циклами сканирования программы в центральном процессоре PLC происходит передача данных из активного контроллера в резервный по оптоволоконной линии связи. При такой конфигурации один из контроллеров является основным, а другой резервным и готовым принять управление каналом удаленного ввода/вывода при любой неисправности основной системы. Резервный контроллер способен принять управление каналом ввода/вывода, известив об этом пользователя, т к. он располагает актуальной информацией о состоянии ввода/вывода в основной системе. Дежурная резервная система проста в настройке и монтаже и обеспечивает непрерывное резервное управление в случае выхода из строя активного контроллера или прекращения подачи на него питания. Процессы, происходящие на удаленных системах ввода/вывода продолжают работать, не ощущая сбоев в контроллере. В результате производительность системы не снижается.

Система горячего резервирования поддерживает топологию удаленного ввода/вывода с резервным кабелем. Таким образом, система горячего резервирования семейства Modicon TSX Quantum обеспечивает высокую надежность при автоматизации процессов с высокими требованиями безопасности.

Верхний уровень

Верхний уровень системы автоматизации включает в себя АРМ операторатехнолога, который реализуется на базе двух IBM-совместимых персональных компьютеров, объединенных локальной сетью Ethernet. При расположении АРМ в удаленных друг от друга операторной и МДП используются кабельные модемы. В сети Ethernet использован транспортный протокол FLEET, который является родным сетевым протоколом для используемой операционной систе-

39

мы QNX. Каждый из компьютеров имеет в своем составе сетевой адаптер для подключения к локальной вычислительной сети Modbus Plus.

Рисунок 2.6 – Верхний уровень системы управления.

Один из компьютеров является основным (Active) рабочим местом оператора, другой является резервным (Standby) рабочим местом. Резервный компьютер сразу получает управление в случае сбоя основного. В штатном режиме резервный компьютер может быть использован только для мониторинга технологических процессов и отображения оперативных сообщений от контроллера.

При необходимости к АРМ оператора могут быть подключены удаленные станции.

2.2. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

На структурной схеме отображаются в общем виде основные решения проекта по функциональной, организационной и технической структурам автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) с соблюдением иерархии системы и взаимосвязей между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления. Принятые при выполнении структурной схемы принципы организации оперативного управления технологическим объектом, состав и обозначения отдельных элементов структурной схемы должны сохраняться во всех проектных документах на АСУ ТП, в которых они конкретизируются и детализируются: функциональных схемах автоматизации, структурной схеме комплекса технических средств (КТС) системы, принципиальных схемах контроля и управления, а также в проектных документах, касающихся организации оперативной связи и организационного обеспечения АСУ ТП.

Исходными материалами для разработки структурных схем являются:

•задание на проектирование АСУ ТП;

•принципиальные технологические схемы основного и вспомогательного

40

производств технологического объекта;

•задание на проектирование оперативной связи подразделений автоматизируемого технологического объекта;

•генплан и титульный список технологического объекта.

Структурная схема разрабатывается на стадиях “проект” и “рабочий проект”. На стадии “рабочая документация” при двухстадийном проектировании структурная схема разрабатывается только в случае изменений технологической части проекта или решений по АСУ ТП, принятых при утверждении проекта автоматизации.

В качестве примера в приложение E приведена структурная схема АСУ ТП. На структурной схеме показывают:

•технологические подразделения автоматизируемого объекта (отделения, участки, цеха, производства);

•пункты контроля и управления (местные щиты, операторские и диспетчерские пункты и т.п.), в том числе не входящие в состав разрабатываемого проекта, но имеющие связь с проектируемыми системами контроля и управления;

•технологический (эксплуатационный) персонал и специализированные службы, обеспечивающие оперативное управление и нормальное функционирование технологического объекта;

•основные функции и технические средства (устройства), обеспечивающие их реализацию в каждом пункте контроля и управления;

•взаимосвязь подразделений технологического объекта, пунктов контроля и управления и технологического персонала между собой и с выше-

стоящей системой управления (АСУ).

Взаимосвязь между пунктами контроля и управления, технологическим персоналом и объектом управления изображается на схеме сплошными линиями. Слияние и разветвление линий показываются на чертеже линиями с изломом.

Структурные схемы выполняются, как правило, на одном листе. Таблица с условными обозначениями располагается на поле чертежа схемы над основной надпись. Таблица заполняется сверху вниз. При большом числе условных обозначений продолжение таблицы помещают слева от основной надписи с тем же порядком заполнения. Основную надпись и дополнительные графы к ней выполняют согласно ГОСТ 21.103-78.

41

Толщину линий на схеме выбирают в соответствии с ГОСТ 2.303-68. Рекомендуется использовать для условных изображений линии толщиной 0,5 мм; для линий связи – 1мм; для остальных линий – 0,2-0,3 мм.

Размеры цифр и букв для надписей выбирают в соответствии с ГОСТ 2.304-81. Пояснительный текст следует выполнять в соответствии с ГОСТ 2.316-68. Текстовую часть, помещенную на поле чертежа, располагают над основной надписью. Между текстовой и основной надписями не допускается помещать изображения, таблицы и т.п. Пункты пояснительного текста должны иметь сквозную нумерацию. Каждый пункт записывают с красной строки. Заголовок “Примечание” не пишут. В тесте и надписях не допускаются сокращения слов, за исключением общепринятых, а также установленных приложениями к ГОСТ 2.316 и ГОСТ 2.105.

Размеры всех условных изображений не регламентируются и выбираются по усмотрению исполнителя с соблюдением одинаковых размеров для однотипных изображений.

42

3. СХЕМЫ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ

3.1. НАЗНАЧЕНИЕ СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ, МЕТОДИКА И ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ИХВЫПОЛНЕНИЯ

Схемы автоматизации является основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации.

Объектом управления в системах автоматизации технологических процессов является совокупность основного и вспомогательного оборудования вместе с встроенными в него запорными и регулирующими органами, а также энергия, сырья и других материалов, определяемых особенностями используемой технологии.

Задачи автоматизации решаются наиболее эффективно тогда, когда они прорабатываются в процессе разработки технологического процесса.

В этот период нередко выявляется необходимость изменения технологических схем с целью приспособления их к требованиям автоматизации, установленным на основании технико-экономического анализа. При разработке схем автоматизации технологических процессов необходимо решить следующее:

•получения первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования;

•непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им;

•стабилизация технологических параметров процесса;

•контроль и регистрация технологических параметров процессов и со-

стояния технологического оборудования.

Указанные задачи решаются на основании анализа условий работы технологического оборудования, выявленных законов и критериев управления объектом, а также требований, предъявляемых к точности стабилизации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирования и надежности.

Результатом составления схем автоматизации является:

• выбор методов измерения технологических параметров;

43

•выбор основных технических средств автоматизации, наиболее полно отражающих предъявляемым требованиям и условиям работы автоматизированного объекта;

•определения приводов исполнительных механизмов регулирующих и запорных органов технологического оборудования, управляемого автоматически или дистанционно;

•размещение средств автоматизации на щитах, пультах, технологическом оборудовании и трубопроводах и т.п. и определение способов представления информации о состоянии технологического процесса и оборудования.

3.2ИЗОБРАЖЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ИКОММУНИКАЦИЙ

Схемы автоматизации разрабатывают в целом на техническую (инженерную) систему или ее часть – технологическую линию, блок оборудования, установку или агрегат. Технологическое оборудование и коммуникации при разработке схем автоматизации должны изображаться, как правило, упрощенно, без указания отдельных технологических аппаратов и трубопроводов вспомогательного назначения. Однако изображенная таким образом технологическая схема должна давать ясное представление о принципе ее работы и взаимодействии со средствами автоматизации.

Технологическое оборудование на схемах автоматизации рекомендуется изображать в соответствии со схемой соединений, принятой в основном комплекте марки ТX или схемами инженерных систем. При этом допускается упрощать изображение технологического оборудования, не показывая на схеме оборудование, коммуникации и их элементы, которые не оснащаются техническими средствами автоматизации и не влияют на работу систем автоматизации.

Технологические коммуникации и трубопроводы жидкости и газа изображают условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.784-70, приведенным в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Условные цифровые обозначения трубопроводов для жидкостей и газов по ГОСТ 2.784-70

44

3.3. ИЗОБРАЖЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Приборы, средство автоматизации, электрические устройства и элементы вычислительной техники на схемах автоматизации показывается в соответствии с ГОСТ 21.404-85 и отраслевыми нормами и документами.

При отсутствии в стандартах необходимых изображений разрешается принимать нестандартные изображения, которые следует выполнять на основании характерных признаков изображаемых устройств.

45