Файл: Производство ацетона пао "Уфаоргсинтез".rtf

---

2.2 Анализ существующей системы управления

Существующая система автоматизации технологического процесса выделения из реакционной массы разложения гидроперекиси изопропилбензола товарного ацетона методом ректификации представляет собой совокупность первичных и вторичных приборов различного назначения и конструкции. Эти приборы предназначены для контроля, сигнализации и регулирования технологических параметров.

Первичные приборы – это полевое оборудование, находящееся непосредственно на технологических объектах и трубопроводах. Оно предназначено для преобразования таких параметров, как давление, расход, уровень, температура в стандартные электрические сигналы для последующей их передачи на вторичные приборы в операторную.

В настоящее время в качестве первичных приборов на установке применяются: датчики и сигнализаторы давления и перепада давлений «САПФИР», датчики температуры ТСМ и ТХА.

Вторичные приборы представляют собой устройства, которые преобразуют электрические сигналы от первичных датчиков в визуальную информацию, необходимую оператору для ведения технологического режима.

На вторичные приборы выводятся: количественное значение технологических параметров с последующей их регистрацией, сигнализация превышения параметра норм режима технологического процесса, состояние насосного и других видов оборудования.

Для индикации и регистрации технологических параметров необходимо множество вторичных приборов. Находящаяся на данный момент в эксплуатации система автоматизации включает в себя большое количество вторичных приборов, которые расположены на щите в операторной.

Существующее оборудование средств контроля и измерения удовлетворяет требованиям по автоматизации производственных процессов и позволяет осуществлять контроль и управление процессом выделения из реакционной массы разложения гидроперекиси изопропилбензола товарного ацетона методом ректификации. Однако, из-за большого объема информации, фиксируемого на различных приборах и табло в течении всей смены, от оператора требуется большая сосредоточенность при контроле технологического процесса, при этом велика вероятность упущения какого либо параметра (усталость к концу смены, отсутствие в аварийный момент в операторной). Ход технологического процесса фиксируется в вахтовых журналах в ручную. При этом не исключена возможность ошибок и преднамеренного искажения информации (человеческий фактор). Обмен информацией с комплексной информационной системой невозможен, передача сводок производится по телефону. Сама по себе такая система не имеет возможности гибкого перенастраивания, и при изменении технологического режима или замене оборудования требует много времени на переналадку.

---

Система не позволяет производить дистанционный запуск насосного оборудования и аварийное опорожнение аппаратов ввиду отсутствия электрифицированной запорно-регулирующей арматуры на выкидных линиях насосных агрегатов и линиях аварийного опорожнения аппаратов.

В процессе могут возникнуть непредсказуемые (аварийные) ситуации, когда сконцентрированность и оперативность обслуживающего персонала играет важную роль в стабилизации ситуации. Практически все операции при внештатной ситуации производятся вручную. Это требует времени и трудозатрат, что в конечном итоге влияет на масштабность последствий.

Таким образом, требуется внедрение качественно новых систем контроля и управления технологическим процессом.

2.3 Обзор современных программно-технических средств АСУТП


2.3.1 Задачи, которые решаются современными системами автоматизации

Современная автоматизированная система управления химико-технологическим комплексом представляет собой многоуровневую иерархическую систему. На верхнем уровне управления осуществляется поиск оптимальной координации работы аппаратов, а на нижнем уровне – локальная стабилизация работы аппаратов в соответствии с заданиями, поступающими от системы управления верхнего уровня.

Первичной задачей любой многоуровневой автоматизированной системы управления технологическими процессами являются разработка и синтез локальных АСР отдельных аппаратов, так как без решения вопросов локальной стабилизации каждого аппарата невозможно реализовать системы управления производствами и предприятиями. При этом с усложнением функций, выполняемых системой управления, возрастают требования к качеству работы локальных систем управления.

При автоматическом регулировании решаются, как правило, задачи трёх типов.

К первому типу задач относится подержание на заданном уровне одного или нескольких технологических параметров. Автоматические системы регулирования, решающие задачи такого типа, называются системами стабилизации.

Ко второму типу задач относится поддержание соответствия между двумя зависимыми или одной зависимой и другими независимыми величинами. Системы, регулирующие соотношения, получили название следящих систем.

---

И, наконец, к третьему типу задач относится поддержание регулируемой величины во времени по определенному закону. Системы, решающие этот тип задач, носят название систем программного регулирования. Структуры систем управления объектом автоматизации могут быть в частных случаях одноуровневыми централизованными, одноуровневыми децентрализованными и многоуровневыми. Одноуровневыми системами управления называются системы, в которых управление объектом осуществляется из одного пункта управления или из нескольких самостоятельных пунктов. Одноуровневые системы, в которых управление осуществляется из одного пункта управления, называются централизованными. Одноуровневые системы, в которых отдельные части сложного объекта управляются из самостоятельных пунктов управления, называются децентрализованными.
2.3.2 Программные средства и их доступность SCADA-системы

Автоматическое управление началось с простых релейных схем, но теперь уровень сложности задач предполагает опору на цифровую обработку информации с использованием практически всех современных компьютерных технологий.

В промышленной системе управления компьютер получает информацию об уровнях и скоростях течения жидкостей, о температуре и давлении. Основываясь на текущих значениях, он выдаёт команды на регулировку параметров, и тем самым определяет объёмы и качественные показатели конечных продуктов. Подобная система управления обычно нацелена на минимизацию энергетических затрат.

Основные части промышленной системы:

1) центральный элемент — вычислительный блок, который, в зависимости от задачи управления, может быть либо простейшей микроплатой, либо многопроцессорным комплексом с внешней памятью большого объёма, базой данных и средствами сетевого взаимодействия. Вычислительный блок решает 2 задачи. Первая — это программное управление на основе модели реального процесса. Вторая - организация интерфейса с обслуживающим персоналом. Здесь визуализируется состояние объекта путём вывода его параметров и статистических данных;

2) Датчики. Информация об объекте, как правило, аналоговая, собирается датчиками. Некоторые из датчиков пассивны: управляющая система сама периодически их опрашивает. Другие датчики самостоятельно прерывают работу системы, передавая ей информацию;

---

3) Исполнительные механизмы (электрических или электромеханические), осуществляющие воздействие на процесс;

4) АЦП и ЦАП, устанавливаемые между датчиками и исполнительными устройствами, с одной стороны, и устройствами цифровой обработки — с другой. Кроме того, для управления исполнительными устройствами используются программируемые логические контроллеры (ПЛК);

Несколько особенностей в развитии промышленных систем, требующие специализированных решений:

1) Промышленные системы функционируют в тяжёлых для электронной техники условиях внешней среды, поэтому по сравнению с обычными компьютерами они должны иметь повышенную термо-, вибро-, ударопрочность;

2) Требуется подключать гораздо более широкую номенклатуру внешних устройств;

3) Время реакции системы на изменения параметров объекта управления определяется внешними реальными временными интервалами — такие системы называются системами реального времени. Для особо ответственных приложений, например при управлении самолётом, реакция должна быть практически мгновенной. Это, в частности, предполагает повышенную надёжность и аппаратной, и программной часте.

Традиционный подход выделяет в системах промышленной автоматизации 5 уровней: ввод/вывод (В/В), управление В/В, диспетчерское управление и сбор данных (SCADA — Supervisory Control And Data Acquisition), управление производством (MES) и планирование ресурсов предприятия (MRP).

В условиях реального производства необходимо наладить взаимодействие центрального управляющего блока с пространственно распределённым оборудованием системы автоматизации. Такую связь можно было бы организовать, например, с помощью сети Ethernet, но к промышленным сетям предъявляются особые требования по надёжности и помехоустойчивости. Для связи с удалёнными цифровыми устройствами промышленного назначения принято использовать бит-последовательные промышленные или полевые шины. К этой группе относятся несколько европейских (PROFIBUS (DIN 19245), FIP (UTE-C46-6хх), Bitbus (IEEE 1118), CAN (ISO/DIS 11898), Interbus-S (DIN 9258)) и американских (Foundation, HART) конкурирующих стандартов. Ведётся разработка общеевропейского стандарта EN 50170, объединяющего PROFIBUS и FIP.

Как показала практика, стоимость создания систем промышленной автоматизации определяется в основном затратами на разработку программного обеспечения (ПО), доля которого может доходить до 60%.

На уровне ПО мониторинга и управления (SCADA) существенное место занимает интерфейс человек-компьютер (MMI — Man-Machine interface).[3]

---