Разработка интегрированной системы проектирования и управления колонны К-4 установки АВТ-4

Курсовая работа по курсу «Интегрированные системы проектирования и управления»

На тему «Разработка интегрированной системы проектирования и управления колонны К-4 установки АВТ-4»

Содержание Задание Введение

1. Формирование требований к АС

1.1 Изучение объекта и существующей АСУТП

1.2 Формирование требований пользователя к автоматизированным системам

1.2.1 Требования к АСУ в целом

1.2.2 Требования к функциям АСУ

1.2.3 Требования к подготовленности персонала АСУ

1.3 Оформление отчета о выполненной работе

2. Разработка концепции АС

2.1 Разработка вариантов концепции АС

2.2 Отчет о выполненной работе

3. Техническое задание

4. Технорабочий проект

5. Ввод в действие Заключение Литература

Задание

1. изучить существующую АСУТП колонны К-4 стабилизации бензина установки АВТ-4 ООО «Новоуфимский НПЗ» (далее — Объект);

2. выделить недостатки существующей АСУТП;

3. предложить модель новой АСУТП (далее — Система);

4. разработать технический проект РСУ, ПАЗ, привести все необходимые схемы;

5. разработать мнемосхемы технологического процесса.

6. оформить все проделанные работы согласно ГОСТ 34.601−90.

Стадии создания АС по ГОСТ 34.601−90

Данный ГОСТ предусматривает следующие стадии и этапы создания АС:

1. Формирование требований к АС

1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС

1.2. Формирование требований пользователя к АС

1.3. Оформление отчета о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания)

2. Разработка концепции АС

2.1. Изучение объекта

2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ

2.3. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя

2.4. Оформление отчета о выполненной работе

3. Техническое задание

3.1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС

4. Эскизный проект

4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям

4.2. Разработка документации на АС и ее части

5. Технический проект

5.1. Разработка проектных решений по системе и ее частям

5.2. Разработка документации на АС и ее части

5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку

5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации

6. Рабочая документация

6.1. Разработка рабочей документации на систему и ее части

6.2. Разработка или адаптация программ

7. Ввод в действие

7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие

7.2. Подготовка персонала

7.3. Комплектация АС поставляемая изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями)

7.4. Строительно-монтажные работы

7.5. Пусконаладочные работы

7.6. Проведение предварительных испытаний

7.7. Проведение опытной эксплуатации

7.8. Проведение приемочных испытаний

8. Сопровождение АС

8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами

8.2. Послегарантийное обслуживание Данный ГОСТ также допускает:

· исключение стадии «Эскизный проект» и отдельные этапы работ на всех стадиях;

· объединение стадий «Технический проект» и «Рабочая документация» в одну стадию «Технорабочий проект» ;

· в зависимости от специфики создаваемых АС и условий их создания, выполнение отдельных этапов работ до завершения предшествующих стадий, параллельное во времени выполнение этапов работ, включение новых этапов работ.

Согласно общему плану и приведенным допущениям, был составлен план разработки АСУТП, оптимальный для Объекта.

План разработки АСУ ТП

1 Формирование требований к АС

1.1. Изучение объекта и существующей АСУТП

1.2. Формирование требований пользователя к АС

1.3. Оформление отчета о выполненной работе

2. Разработка концепции АС

2.1. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС

2.2. Отчет о выполненной работе

3. Техническое задание

3.1. Разработка технического задания

4. Технорабочий проект

5. Ввод в действие

Стадия сопровождение АСУ ТП предполагает проведение следующих этапов работ:

· Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами — осуществляются работы по устранению недостатков, выявленных при эксплуатации АСУ ТП в течение установленных гарантийных сроков, внесению необходимых изменений в документацию по АСУ ТП.

· Послегарантийное обслуживание — осуществляют работы по:

а) анализу функционирования системы;

б) выявлению отклонений фактических эксплуатационных характеристик АС от проектных значений;

в) установлению причин этих отклонений;

г) устранению выявленных недостатков и обеспечению стабильности эксплуатационных характеристик АСУ ТП;

д) внесению необходимых изменений в документацию на АСУ ТП.

Виды, периодичность и регламент обслуживания технических средств должны быть указаны в соответствующих инструкциях по эксплуатации. Общие требования к системам контроля, управления, сигнализации и противоаварийной защиты при эксплуатации, монтаже, наладке и ремонте определяются ПБ 09−540−03 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств». Конкретные требования по эксплуатации КИП и СА регламентируются общезаводскими инструкциями.

1. Формирование требований к АС

1.1 Изучение объекта и существующей АСУТП

В качестве объекта был выбран блок стабилизации бензина установки АВТ-4. Стабилизатор К-4 предназначен для стабилизации прямогонного бензина путем отгонки из него углеводородных газов и сероводорода.

Блок стабилизации состоит из ректификационной колонны К-4, рибойлера Т-1, емкости Е-3, теплообменников Т-4/1−4, воздушного холодильника Х-3 и водяного холодильника Х-4.

Колонна К-4 оборудована 35 тарелками из них 15 желобчатые и 20 провального типа.

Описание работы Объекта

Нестабильный бензин прокачивается через межтрубное пространство теплообменников Т — 4/2−4, Т- 4/1 и поступает на 20 тарелку стабилизатора К-4.Температура нестабильного бензина, поступающего на 20 тарелку стабилизатора К-4, составляет 120−160°С.

С верха стабилизатора К-4 углеводородные газы и сероводород направляются в аппарат воздушного охлаждения Х-3, где конденсируются, охлаждаются до 50^оС и поступают в рефлюксную емкость Е-3. Не сконденсировавшийся газ из емкости Е-3 в емкость Е-2а. Рефлюкс с Е-3 подается на орошение стабилизатора К-4, а балансовый избыток откачивается в парк высокого давления или на установки АГФУ, ГФУ.

Температура верха стабилизатора К-4 поддерживается не более 80^оС. Температура паров с верха колонны К-4, после аппарата воздушного охлаждения Х-3, поддерживается не более 50^оС.

Расход орошения составляет 6,0−14,0 м³/час.

При понижении уровня в емкости Е-3 ниже 20% и повышении выше 80% срабатывает сигнализация.

Температура вывода рефлюкса поддерживается не более 50^оС.

При повышении давления в стабилизаторе К-4 более 9 кгс/см² (0,9 МПа) срабатывает сигнализация.

С низа колонны К-4 бензин перетекает в рибойлер Т-1, где отпариваются легкие углеводороды и по шлемовой линии возвращаются в низ К-4, а стабильный бензин из Т-1 через межтрубное пространство теплообменников Т-4/2−4, погружной холодильник Х-4 откачивается в парк.

Температура стабильного бензина на выходе с установки поддерживается не более 50^оС.

Расход стабильного бензина на выходе с установки поддерживается в пределах 20−100 м³/час.

При понижении уровня в рибойлере Т-1 ниже 20% и повышении выше 80% срабатывает сигнализация.

Температура низа колонны К-4 поддерживается не более 150−180^оС.

интегрированный проектирование автоматизированный управление Таблица 1 — Краткая характеристика технологического оборудования блока стабилизации

Контроль технологических параметров процесса Всякий технологический процесс характеризуется определенными физическими величинами (параметрами). Для оптимального хода технологического процесса некоторые его параметры требуется поддерживать постоянными, а некоторые — изменять по определенному закону. При работе того или иного объекта на него поступают различные внешние и внутренние возмущающие воздействия, нарушающие оптимальный ход технологического процесса объекта. Одной из основных задач автоматического регулирования является поддержание оптимальных условий протекания технологического процесса.

В качестве контролируемых параметров выбираются возмущения, которые важны для проведения процесса, но на них невозможно или недопустимо воздействовать. В качестве регулируемых параметров выбирают технологические параметры, изменение которых ведёт к нарушению прохождения процессов в аппарате.

Температура:

Необходимо контролировать температуру верха и низа колонны и температуру подачи сырья в колонну после теплообменников Т-4/1 для диагностики работы, проверки соответствия параметров технологическим нормам и правилам и расчета теплового баланса данных технологических аппаратов. От температуры зависит как качество конечного продукта и производительность процесса, так и его безопасность. Изменение температуры в колонне может привести к повышению давления. Необходимость контроля температуры сырья после теплообменника Т-4/1 обуславливается тем, что он должен поступать в колонну с определенной температурой.

Давление:

Для безопасной эксплуатации колонны необходимо контролировать давление в ней. Очень важно контролировать в колонне, т.к. изменение давления может привести к ухудшению качества нефтепродуктов и к взрывоопасным ситуациям на установке.

Уровень:

Необходимо контролировать уровень в ёмкости Е-3 для обеспечения непрерывности технологического процесса. Изменение уровня может привести к переполнению нефтепродуктов в ёмкости, следовательно попадание их в другие технологические аппараты.

Расход:

Расход на входных и выходных потоках необходимо контролировать для оценки эффективности работы блока и материального баланса установки. Расход влияет на качество получаемого продукта. Нарушение работы расходомера может привести к колебаниям температуры и давления в колонне.

1.1.2 Существующая АСУ В настоящее время на установке «АВТ-4» используется система управления Centum-XL. Это программно-аппаратный комплекс фирмы Yokogawa второго поколения.

В системе Centum-XL станция оператора (EOPS) выполняет функции индикации промышленных регуляторов, а станция управления участком EFCS/EFCD производит регулирование.

Микропроцессор в EFCS/EFCD производит обработку для 80 контуров регулирования.

Функции таких стандартных аналоговых приборов, как регуляторы и индикаторы, заложены в программном обеспечении микропроцессора станции управления участком. Панели настройки всех приборов, имеющихся в виде программных алгоритмов в станции EFCS/EFCD могут быть показаны на экране. Каждая станция управления участком может содержать до 255 приборов. Выходы от регуляторов, подключаемые к участку, обрабатываются многоточечной платой аналоговых входов/выходов МАС2, многоточечной платой импульсных входов/аналоговых выходов РАС или индикаторами контуров CLDU.

Функции соединения контуров CENTUM идентичны соответствующим функциям соединения клемм приборов проводами в стандартных аналоговых устройствах (или трубками в пневматических системах). Функции соединения контуров могут, например, объединять два регулятора в каскад (для управления), соединять регулятор и селектор (для автоселекторного управления), или регулятор и блок задания соотношения (для управления соотношением).

В станциях управления участком внутренние соединения — все соединения, кроме подключения кабелей с участка к платам входа/выхода, создаются в программном обеспечении. Внутренние соединения включают в себя соединения между приборами CENTUM, a также между приборами CENTUM и платами входа/выхода.

В систему включены разнообразные функции проверки тревоги, такие как проверка на превышение порогов тревоги выше верхнего, ниже нижнего пределов, превышение верхнего и нижнего пределов тревоги, отклонение, диагностика неисправности приборов по скорости изменения сигнала.

Сигнал тревоги может сгенерировать состояние тревоги и вывести на экран сигнализаторы, вывести на печать сообщения и активизировать функции логического управления.

Операторская станция EOPS обеспечивает работу и функции наблюдения, требуемые для управления в целом системы CENTUM-XL. Расширенная емкость применения поддерживает до 16 000 позиций, 300 страниц графических панелей и свыше 2300 точек записи трендов на одну операторскую станцию. Разнообразные функции записи трендов объединены с возможностями эффективного анализа производства и наблюдения. Техника развитого программного обеспечения позволяет обеспечить время доступа 1 секунда ко всем дисплеям.

Несмотря на все достоинства этой передовой для своего времени системы, в настоящее время она морально устаревает. Современные аппаратные и программные средства способны обеспечить более высокую мощность и скорость обработки сигналов, а следовательно более точное регулирование процессов, в результате чего повышается качество продуктов. Также серьезным недостатком является отсутствие совместимости системы CENTUM-XL с современным программным обеспечением, т.к. в настоящее время разработано огромное количество программ для анализа систем и происходящих в них процессов, анализа экономической эффективности этих систем и процессов.

В настоящее время, с учетом указанных недостатков разработана система третьего поколения CENTUM CS3000.

1.2 Формирование требований пользователя к автоматизированным системам.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ (ГОСТ 24.104−85)

1.2.1 Требования к АСУ в целом

· АСУ любого вида должна соответствовать требованиям настоящего стандарта, требованиям технического задания на ее создание или развитие (далее — ТЗ на АСУ), а также требованиям нормативно-технических документов, действующих в ведомстве заказчика АСУ.

· Ввод в действие АСУ должен приводить к полезным технико-экономическим, социальным или другим результатам, например:

— снижению численности управленческого персонала;

— повышению качества функционирования объекта управления;

— повышению качества управления и др.

· АСУ должна обеспечивать достижение целей ее создания (развития), установленных в ТЗ на АСУ.

· В АСУ должна быть обеспечена совместимость между ее частями, а также с автоматизированными системами (АС), взаимосвязанными с данной АСУ.

· АСУ в целом и все виды ее обеспечения должны быть приспособлены к модернизации, развитию и наращиванию в пределах требований, указанных в ТЗ на АСУ.

· Надежность АСУ в целом и каждой ее автоматизированной функции должна быть достаточна для достижения установленных целей функционирования системы при заданных условиях применения.

· Адаптивность АСУ должна быть достаточной для достижения установленных целей ее функционирования в заданном диапазоне изменений условий применения.

· В АСУ должны быть предусмотрены контроль правильности выполнения автоматизированных функций и диагностирование, с указанием места, вида и причины возникновения нарушений, правильности функционирования АСУ.

· В АСУ, имеющих измерительные каналы, должна быть предусмотрена возможность контроля метрологических характеристик измерительных каналов.

· В АСУ должны быть предусмотрены меры защиты от неправильных действий персонала, приводящих к аварийному состоянию объекта или системы управления, от случайных изменений и разрушения информации и программ, а также от несанкционированного вмешательства.

· Любая поступающая в АСУ информация вводится в систему однократно с помощью одного входного канала, если эти не приводит к невыполнению требований, установленных в ТЗ на АСУ (по надежности, достоверности и т. п.).

· Выходная информация одного и того же смыслового содержания должна быть сформирована в АСУ однократно, независимо от числа адресатов.

· Информация, содержащаяся в базах данных АСУ, должна быть актуализирована в соответствии с периодичностью ее использования при выполнении функций системы.

· АСУ должна быть защищена от утечки информации если это оговорено в ТЗ на АСУ.

· Наименование АСУ должно включать наименование вида АСУ и объекта управления.

1.2.2 Требования к функциям АСУ

· АСУ в необходимых объемах должна автоматизированно выполнять:

— сбор, обработку и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и т. п.) о состоянии объекта управления;

— выработку управляющих воздействий (программ, планов и т. п.);

— передачу управляющих воздействий (сигналов, указаний, документов) на исполнение и ее контроль;

— реализацию и контроль выполнения управляющих воздействий;

— обмен информацией (документами, сообщениями и т. п.) с взаимосвязанными автоматизированными системами).

· Состав автоматизированных функций (задач, комплексов задач — далее функций) АСУ должен обеспечивать возможность управления соответствующим объектом в соответствии с любой из целей, установленных в ТЗ на АСУ.

· Состав автоматизированных функций АСУ и степень их автоматизации должны быть технико-экономически и (или) социально обоснованы с учетом необходимости освобождения персонала от выполнения повторяющихся действий и создания условий для использования его творческих способностей в процессе работы.

1.2.3 Требования к подготовленности персонала АСУ

· Квалификация персонала АСУ должна обеспечивать эффективное функционирование системы во всех заданных режимах.

· Персонал АСУ должен быть подготовлен к выполнению своих обязанностей в соответствии с инструкциями организационного обеспечения.

· Каждое лицо, входящее в состав персонала АСУ, должно уметь применять соответствующие информационные модели и работать с используемыми им техническими средствами и документацией, определяющей порядок его деятельности.

1.3 Оформление отчета о выполненной работе

Примечание: пункты отчета «Характеристики объекта и результатов его функционирования», «Описание существующих средств автоматизации, и информационно-управляющей системы», «Описание требований к средствам измерений автоматизируемого технологического процесса» были рассмотрены на этапах 1.1, 1.2 и далее рассматриваться не будут.

Описание недостатков существующих средств автоматизации и информационно-управляющей системы

1) использование оборудования различных отечественных и зарубежных производителей, что ухудшает совместимость частей АСУТП, затрудняет эксплуатацию и диагностику;

2) используется не самый эффективный на сегодняшний день информационный сигнал: электрический токовый 4−20 мА (без HART);

3) информационно-управляющая система основана на устаревшей элементной базе и программном обеспечении. Последние отличает громоздкость оборудования, невысокое быстродействие, неудобный интерфейс СОТ;

4) высокая погрешность измерительных каналов;

5) отсутствие связи РСУ с общезаводской сетью;

6) ряд важных параметров процесса контролируется только по месту, хотя уместно вести наблюдение за ними со станции оператора;

7) АСУТП не выполняет целый ряд современных требований к системам подобного рода (см. далее), а имеющиеся в ней функции (например, вывод на печать отчета) выполняются очень медленно.

Обоснование необходимости совершенствования существующих средств автоматизации и информационно-управляющей системы объекта В связи с перечисленными выше недостатками существующей АСУТП, возникает необходимость её полной реконструкции.

Цели, критерии и ограничения создания АСУТП Цель: создать АСУТП Объекта, обеспечивающую

· максимально возможную безопасность ведения технологического процесса;

· функциональность, соответствующую всем современным требованиям;

· удобство в эксплуатации.

Система должна соответствовать требованиям технологического регламента.

Критериями эффективности данной Системы будут являться количества опасных и «безопасных» отказов и связанных с ними остановов Объекта, за годовой период эксплуатации.

Ограничения, связанные с созданием Системы, делятся на

· технологические, обусловленные требованиями технологического процесса и характеристиками оборудования. Далее в ходе разработки АСУТП они будут учитываться;

· финансовые.

Выводы и предложения Необходимо создать АСУТП на Объекте, удовлетворяющую всем современным требованиям безопасности и функциональности.

2. Разработка концепции АС

2.1 Разработка вариантов концепции АС

Специфика лабораторных работ по курсу «Интегрированные системы проектирования и управления» приводит нас к выбору компании SIEMENS как к поставщику всех средств автоматизации для нашей Системы.

Обновление технических средств КИПиА проводится поэтапно:

· 1-й этап — внедрение современного оборудования РСУ и ПАЗ с использованием существующего полевого КИП и, если это необходимо, электропневмои пневмоэлектрических преобразователей;

· 2-й этап — замена устаревшего оборудования КИП на электронную технику.

Архитектура АСУТП представляет собой следующее:

· полевой КИП на современной электронной технике;

· контроллеры РСУ и ПАЗ, связанные с рабочими станциями промышленного исполнения;

· квалифицированный персонал.

Предусматривается связь с заводской локальной и с корпоративной вычислительной сетью.

В Системе используются следующие средства автоматизации:

· датчик перепада давления Yokogawa EJX118A (кол-во: 3)

· датчик давления Yokogawa EJA430A

· нормирующий преобразователь YTA70 (кол-во: 3)

· программируемые логические контроллеры SIMATIC S7−300 (2), модули блоков питания (PS), сигнальные модули (SM), коммутационные процессоры (CP) для подключения к сети PROFIBUS;

· аварийная панель оператора SIEMENS MP370 (1);

· промышленные компьютеры для станций оператора (OS) и инжиниринговой станции (ES) (3);

· промышленная сеть PROFIBUS DP для связи контроллеров с АРМ.

2.2 Отчет о выполненной работе

Обоснование выбора наиболее рационального варианта концепции и описание предлагаемой АСУТП Предлагаемый вариант является единственным и заведомо наиболее рациональным.

Системы РСУ и ПАЗ реализованы на независимых друг от друга ПЛК S7−300. Система РСУ имеет: 7 аналоговых входных сигналов и 3 аналоговых выходных сигнала. Система ПАЗ имеет: 7 дискретных входных сигналов и 8 дискретных выходных сигналов.

На самом нижнем уровне расположены полевые устройства (КИП и исполнительные механизмы). Поскольку полевые устройства не требуют сложной диагностики либо диагностики в реальном времени, решено было отказаться от внедрения интерфейса PROFIBUS PA на полевом уровне. Передача сигнала ПЛК и ИМ (здесь это ток 4−20 мА) происходит по обыкновенным проводам.

На уровне УСО (устройств связи с объектом) расположены контролеры S7−300. Они монтируются в шкаф оборудования на профильные шины (Rack). Контроллеры имеют коммутационные процессоры CP 342−5 для подключения к сети PROFIBUS DP. Контроллер РСУ является ведомым устройством кольцевой сети PROFIBUS DP.

На верхнем уровне, в операторной располагаются две станции оператора (СОТ или OS), инженерная станция (ES) и аварийная панель MP370.

Ожидаемые результаты и эффективность реализации выбранного варианта концепции АСУТП

· повышение надежности работы оборудования, снижение риска тяжелых аварий;

· обеспечение автоматизированного эффективного управления технологическими процессами в нормальных, переходных, предаварийных и аварийных режимах работы;

· защита технологического оборудования и обслуживающего персонала при угрозе аварии;

· улучшение условий труда эксплуатационного персонала;

· снижение затрат на эксплуатацию, диагностику и ремонт оборудования;

· возможно сокращение количества эксплуатационного персонала установки, откуда следует снижение затрат на оплату труда;

· засчет снижения погрешности измерительных цепей, обеспечивается более точный учет исходного сырья и конечных продуктов;

· повышение экологичности технологического процесса, в соответствии с международными стандартами об охране окружающей среды.

Ориентировочный план реализации выбранного варианта построения АСУТП

1) Замена старых МСКУ контроллерами SIEMENS S7−300, установка панели MP370.

2) Замена старых промышленных компьютеров новыми моделями;

3) Монтаж сигнализаторов уровня, замена датчиков давления, температуры. Для этого потребуется останов процесса.

Оценка затрат на реализацию проекта создания АСУТП Оценим примерные затраты на оборудование (не включая промышленные компьютеры для ES и OS):

· кабель PROFIBUS FC, стандартный — цена 1 евро за 1 метр. Для АСУТП потребуется приблизительно 400 м.

· штекера RS485 — цена 48 евро за 1 шт. Потребуется 12 шт.

· датчик перепада давления Yokogawa EJX118A — цена 840 евро.

· датчик давления Yokogawa EJA430A -280 евро.

· нормирующий преобразователь YTA70 -150 евро.

· термопара — 100 евро.

· ПЛК SIMATIC S7−300: блок питания (PS 307) — 100 евро, центральный процессор (CPU 312) — 300 евро, коммуникационный процессор (CP 342−5) — 700 евро, модуль ввода-вывода дискретных сигналов (SM 323) — 200 евро; модуль ввода аналоговых сигналов (SM 331) — 380 евро, модуль вывода аналоговых сигналов (SM 332) — 450 евро.

· панель оператора SIEMENS MP370 — цена 4000 евро.

· прочие неучтенные расходы — примем 2000 евро.

Таким образом, общая сумма затрат на оборудование составит 10 876 евро.

3. Техническое задание

Разработка и утверждение технического задания на создание АС

Техническое задание на АСУТП разрабатывается по ГОСТ 34.602−89 и содержит следующие разделы:

1. Общие сведения

1.1. Полное наименование Системы

1.2. Шифр темы

1.3. Наименование Организаций — разработчиков, проектировщиков, заказчика, и их реквизиты

1.4. Перечень документов, на основании которых создается Система

1.5. Сроки выполнения работ

1.6. Источники и порядок финансирования

1.7. Порядок оформления и предъявления заказчику результатов работы

2. Назначение и цели создания Системы

2.1. Назначение Системы

2.2. Цели создания Системы

3. Характеристика объекта автоматизации

4. Требования к Системе

4.1. Требования к Системе в целом

4.1.1. Требования к структуре и функционированию Системы

4.1.2. Требования к численности и квалификации персонала

4.1.3. Требования к показателям назначения

4.1.4. Требования к надёжности

4.1.5. Требования безопасности

4.1.6. Требования по эргономике и технической эстетике

4.1.7. Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению

4.1.8. Требования к защите информации от несанкционированного доступа

4.1.9. Требования по сохранности информации при авариях

4.1.10. Требования к средствам защиты от внешних воздействий

4.1.11. Требования к патентной чистоте

4.1.12. Требования по стандартизации и унификации

4.1.13. Дополнительные требования

4.2. Требования к функциям, реализуемым Системой

4.2.1. Перечень задач РСУ и требования к качеству их выполнения

4.2.2. Перечень и критерии отказов для каждой функции РСУ

4.2.3. Перечень задач системы ПАЗ

4.2.4. Перечень и критерии отказов для каждой функции системы ПАЗ

4.3. Требования к видам Обеспечения

4.3.1. Требования к Прикладному программному обеспечению

4.3.2. Требования к Информационному обеспечению

4.3.3. Требования к Лингвистическому обеспечению

4.3.4. Требования к Стандартному программному обеспечению

4.3.5. Требования к Техническому обеспечению

4.3.6. Требования к Метрологическому обеспечению

4.3.7. Требования к Организационному обеспечению

5. Состав и содержание работ по созданию АСУТП

5.1. Первое организационное совещание

5.2. Обработка исходных данных

5.3. Разработка Технического проекта

5.4. Рассмотрение Технического проекта

5.5. Конфигурация функций контроля и управления

5.6. Конфигурация функций представления информации

5.7. Приемка Рабочего проекта

5.8. Шефмонтаж и пусконаладка

5.9. Пуск АСУТП в эксплуатацию

5.10. Гарантийный срок

6. Порядок контроля и приемки

7. Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта к вводу АСУТП в действие

8. Требования к документированию

9. Источники разработки

10. СОСТАВЛЕНО

11. СОГЛАСОВАНО

4. Технорабочий проект

ФСА представлена на рис. 1.

Структура предлагаемой АСУТП представлена на рис. 2.

Сигналы входящие/выходящие:

· аналоговые входные: уровень в колонне, уровень в емкости, температура низа колонны, температура сырья, температура верха колонны, расход сырья, давление в колонне (количество: 7)

· аналоговые выходные: задвижки на сырье, на дистиллят, сигнал на насос Н-17 (количество: 3)

· дискретные сигналы: максимальное давление в колонне, минимальный/ максимальный уровень в емкости, максимальный/ минимальный уровень в колонне, минимальный/максимальный уровень в рибойлере, сигнализация световая/звуковая на давление в колонне, на уровни в емкости, колонне рибойлере (количество: 7).

Рисунок 2 — Структура АСУТП

На полевом уровне расположены датчики и исполнительные механизмы, осуществляющие связь между АСУ ТП и технологическим процессом.

На нижнем уровне контроллеры АСУ ТП выполняют измерение параметров технологического процесса и управляют его протеканием. Передают, через коммуникационный сервер сетевого уровня, информацию на верхний уровень.

На верхнем уровне расположены операторские станции и сервер системы. На сервере системы располагается вся архивная информация, база данных ПО контроллеров. На операторских станциях отображается мнемосхема объекта, со всеми текущими, измеренными параметрами и оператор ведёт технологический процесс, имея всю нужную информацию на экране монитора.

В случае необходимости, основные параметры технологического процесса могут передаваться в центральную диспетчерскую, головной офис, через АСДУ по радиоканалу или телефонной линии.

Таблица 2 — Перечень технологических параметров, которые измеряются и регулируются и перечень сигнализаций и блокировок технологических параметров

Описание автоматических функций управления и защиты Система ПАЗ предусматривает:

· аварийную сигнализацию — оповещением оператора зажжением соответствующей надписи на экране мнемосхемы.

· автоматическую блокировку позиционера;

· предусматривается также ручная блокировка всех трех позиционеров (для этого введено специальное меню на мнемосхеме);

· приблизительный вариант программы ПЛК ПАЗ представлен ниже. В программе использовано 2 типа блоков: блоки сравнения (CMP) и блоки установки дискретной переменной (S).

Создание программы ПЛК ПАЗ в Step 7

5. Ввод в действие

Стадия ввод в действие предполагает проведение следующих этапов работ:

· Подготовка объекта автоматизации к вводу АСУ ТП в действие ;

проводят работы по организационной подготовке объекта автоматизации к вводу АСУ ТП в действие, в том числе: реализацию проектных решений по организационной структуре АСУ ТП; обеспечение подразделений объекта управления инструктивно-методическими материалами; внедрение классификаторов информации;

· Подготовка персонала — проводят обучение персонала и проверку его способности обеспечить функционирование АСУ ТП;

· Комплектация АСУ ТП поставляемыми изделиями — программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями;

· Строительно-монтажные работы — проводят: выполнение работ по строительству специализированных зданий (помещений) для размещения технических средств и персонала АСУ ТП; сооружение кабельных каналов; выполнение работ по монтажу технических средств и линий связи; испытание смонтированных технических средств; сдачу технических средств для проведения пусконаладочных работ;

· Пусконаладочные работы — проводят автономную наладку технических и программных средств, загрузку информации в базу данных и проверку системы её ведения; комплексную наладку всех средств системы;

· Проведение предварительных испытаний:

а) испытания АСУ ТП на работоспособность и соответствие техническому заданию в соответствии с программой и методикой предварительных испытаний;

б) устранение неисправностей и внесение изменений в документацию на АСУ ТП, в том числе эксплуатационную в соответствии с протоколом испытаний;

в) оформление акта о приёмке АСУ ТП в опытную эксплуатацию;

· Проведение опытной эксплуатации — проводят: опытную эксплуатацию АСУ ТП; анализ результатов опытной эксплуатации АСУ ТП; доработку (при необходимости) программного обеспечения АСУ ТП; дополнительную наладку (при необходимости) технических средств АСУ ТП; оформление акта о завершении опытной эксплуатации;

· Проведение приемочных испытаний:

а) испытания на соответствие техническому заданию в соответствии с программой и методикой приёмочных испытаний;

б) анализ результатов испытания АСУ ТП и устранение недостатков, выявленных при испытаниях;

в) оформление акта о приёмке АСУ ТП в постоянную эксплуатацию.

Заключение

Разработана концепция, архитектура АСУ ТП колонны К-4 стабилизации бензина установки АВТ-4 ООО «Новоуфимский НПЗ». Выбраны средства автоматизации фирмы SIEMENS. Составлена мнемосхема в SCADA-пакете WinCC. Составлена программа работы аварийной сигнализации и блокировки в пакете программирования ПЛК SIMATIC STEP 7. Разработанная АСУТП является современной, надежной, функциональной, удобной, и рассматривается как хорошая замена предыдущей АСУТП данного объекта.

Изучены стадии создания АС по ГОСТ 34.601−90.

1. Анищенко, В. С. Динамические системы / В. С. Анищенко // Соросовский образовательный журнал. — 2009. — № 11. — М. — С. 77—84

2. Васильков, Ю. В. Компьютерные технологии моделирования: учеб. пособие / Ю. В. Васильков — М.: Финансы и статистика, 2010. — 256 с.

3.

Введение

в математическое моделирование: учебное пособие / под ред. П. В. Трусова; рецензенты: А. Р. Абдулаев, В. П. Матвиенко; Министерство образования РФ.- М.: Логос, 2004. 440 с.

4. Данилов, Ю. А. Лекции по нелинейной динамике. Элементарное введение: учеб. пособие / Ю. А. Данилов.; - 2-е изд. — М.: КомКнига, 2011. — 208 с.

5. Новик, И.Б. О философских вопросах кибернетического моделирования / И. Б. Новик — М.: Знание, 2010.