Главная Коллекция "Revolution" Программирование, компьютеры и кибернетика Автоматизация работ газокомпрессорной установки нефтегазодобывающего комбинат ТОО "Тенгизшеврой"

Автоматизация работ газокомпрессорной установки нефтегазодобывающего комбинат ТОО "Тенгизшеврой"

Понятие эффективности и её критерии. Разработка автоматизированной системы управления газокомпрессорной установки нефтегазодобывающего комбината ТОО "Тенгизшевройл" в области низкого давления для сжатия метана. Планирование и финансирование мероприятий.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 20.05.2013
Размер файла 2,7 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

АННОТАЦИЯ

Пояснительная записка к дипломному проекту на тему «Автоматизация работ газокомпрессорной установки нефтегазодобывающего комбинат ТОО «Тенгизшевройл» (обеспечение работ в области низкого давления)» состоит из четырех разделов.

В аналитической части исследована предметная область, приведено описание технологического процесса, а также дано обоснование актуальности проектного решения.

Во втором разделе рассматривается структура программной реализации и требования к программно-аппаратному комплексу.

Третий раздел содержит технико-экономическое обоснование проекта. Приводится расчет показателей экономического эффекта от внедрения программного продукта

Четвертый раздел содержит вопросы безопасности и экологичности проекта. Раскрыты требования к рабочему месту и организации труда диспетчера. Выявлены проблемы связанные с современной экологией.

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем.

Автоматизация производственных процессов приводит к улучшению качества продукции, снижению себестоимости и к увеличению выпускаемой продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и безопасность.

Газокомпрессорные установки нефтегазодобывающей промышленности характеризуются непрерывностью протекающих в них процессах. Почти все операции на газокомпрессорных установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется необходимость применения автоматизации технологических процессов, а также актуальность разработок и внедрения современных систем автоматизированного проектирования для нефтехимической и газовой промышленности.

Автоматизация технологических процессов в данной индустрии реализует следующие преимущества при внедрении:

ѕ обеспечивает повышение производительности труда;

ѕ приводит к изменению характера труда рабочих;

ѕ увеличивает точность регулирования параметров;

ѕ повышает безопасность труда и надежность.

Система автоматизации процесса работы газокомпрессорной установки в области низкого давления выполняет функции:

ѕ автоматическое регулирование;

ѕ мониторинг показателей оборудования;

ѕ технологический контроль;

ѕ технологические блокировки и защита;

ѕ сигнализация.

Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу запускать и останавливать технологические оборудование, а также регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, на котором сосредоточены устройства управления.

Контроль над процессом сжатия газа осуществляется с помощью приборов, подключенных к объекту измерения и передающих данные на ЭВМ.

Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования, предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния оборудования.

Основными задачами разрабатываемого проекта являются:

. автоматизация процесса режима работы газокомпрессорной установки нефтегазодобывающего комбинат в области низких давлений;

. разработка программного продукта для визуализации контроля и анализа технологического процесса;

. исследование поведения работы газокомпрессорной установки в области низкого давления.

1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание предметной области

Развиваясь, человечество начинает использовать все новые виды ресурсов (атомную и геотермальную энергию, солнечную, гидроэнергию приливов и отливов, ветряную и другие нетрадиционные источники). Однако главную роль в обеспечении энергией всех отраслей экономики сегодня играют топливные ресурсы.

Совместный проект «Тенгизшевройл» (ТШО) создан в 1993 году и имеет целью разработку Тенгизского нефтяного месторождения, добычу и экспорт нефти и побочных продуктов производства товарной нефти.

Сумма иностранных инвестиций по условиям контракта составляет 20 млрд. долларов. В настоящее время партнерами в ТШО с соответствующими долями являются «Казмунайгаз» - 20%, «ШевронТексакоОверсизКомпани» - 50%, «ЭксонМобилКазахстан ВенчурсИнк» - 25% и «ЛукАрко» - 5%.

Коллектор месторождения Тенгиз имеет максимальную длину 21 км и ширину 19 км. Извлекаемые запасы нефти в коллекторе Тенгизского месторождения могут составлять от 750 млн. до 1, 125 млрд тонн. В 2005 году объем добычи нефти в ТШО составил 13,56 млн. тонн при среднесуточном уровне добычи 296 тыс. баррелей.

Каспийский Трубопроводный Консорциум является жизненно важным маршрутом для транспортировки тенгизской нефти до терминала в Черном море в районе Новороссийска. Через трубопровод КТК ТШО экспортирует нефть в страны Восточной и Западной Европы, Дальнего Востока, Северной и Южной Америки. Кроме того, компания экспортирует серу на рынки Китая, России, Казахстана и страны Средиземноморья. Только в 2005 году объемы продаж серы составили более 1350 млн. тонн.

На протяжении многих лет ТШО заслуженно пользуется репутацией лидера в вопросах техники безопасности. С помощью собственных и сторонних консультантов по оптимизации и безопасности производства в ТШО успешно внедрены и используются такие эффективные процедуры как Система Повышения Уровня Безопасности у Подрядчиков, Программа Развития Навыков Безопасной Работы, Система Повышения Уровня Организации Производства и Программа профессиональной подготовки и обучения персонала.

К концу 2005 года ТШО отработал более 12 млн. чел/часов без происшествий с потерей рабочего времени. На предприятии работают 3400 работников. В настоящее время 81% от общего числа постоянных сотрудников ТШО составляют национальные казахстанские специалисты. В 1993 году, т.е. в год образования СП этот показатель составлял около 50%. Организовано обучение и повышение квалификации работников, что позволяет постоянно повышать роль национальных кадров в управлении производством.

Будучи активным проводником государственной Программы по импортозамещению и лидером среди совместных проектов с участием иностранных инвесторов в Казахстане по привлечению местных поставщиков товаров и услуг, ТШО повышает данный показатель ускоренными темпами и старается в максимальной степени использовать потенциал казахстанских производителей за счет активной работы с ними по линии специально созданного в структуре СП Объединенного Управления Поставками. Только в 2005 году ТШО потратило 787 млн. долларов на покупку товаров и услуг местного производителя.

За период с 1993 по 2005 г. включительно вклад ТШО в развитие сети объектов социального, культурного и бытового назначения Жылыойского района и Атырауской области в рамках программ Бонус Фонда Атырау и «Игилик» превысил 97 млн. долларов. Приоритетными являются проекты в области здравоохранения, образования и социальной инфраструктуры, направленные на улучшение благосостояния значительной части населения области.

Реализация Проекта Обратной Закачки кислого газа основывается на использовании новейших технологий закачки кислого газа. Проект ЗСГ предусматривает извлечение газа с высоким содержанием сероводорода при производстве нефти на заводе второго поколения с последующей закачкой его глубоко в пласт коллектора, что в свою очередь повысит нефтеотдачу месторождения. ЗСГ - проект мирового уровня основан на общепринятых технологиях производства, строительство которого имеет цель повысить производительность месторождения. Новые проекты расширения мощностей должны быть введены в эксплуатацию к концу 2007 года и позволят увеличить производство нефти от 24 до 25 млн. тонн в год.

Вопрос программного обеспечения для комплексной автоматизации предприятия возник практически с момента создания «Тенгизшевройл» и с расширением деятельности компании решение данной проблемы стало необходимым условием эффективного ведения бизнеса.

Бизнес «Тенгизшевройл», как и любой нефтяной компании, строится на эффективном управлении проектами с помощью составления соответствующей отчетности, что обеспечивает компании возможности для оценки стоимости проектов, своевременного учета всех затрат по проекту, сложного планирования, а также анализа отклонений и создания управленческой отчетности.

Объемы добычи нефти за семь лет выросли более чем на 600%, что было достигнуто за счет осуществления программ расширения основного производства компании. В обозримом будущем специалисты «Тенгизшевройл» планируют поднять уровень добычи нефти до 33 млн. тонн ежегодно.

1.2 Основные факторы проектрования

В декабре 2006 года президент Казахстана подписал поправки к закону о нефти, которые предусматривают, в частности, запрет на разработку отечественных нефтяных месторождений без полной утилизации попутного газа. Единственное исключение -- аварийные ситуации, когда без сжигания газа возникает угроза здоровью людей или окружающей среде.

На 112 нефтяных месторождениях Казахстана по самым скромным подсчетам имеется 2380 млрд. кубометров попутного газа, в зависимости от месторождения, на одну тонну извлеченной нефти приходится от 50 до 1000 кубометров газа. Но в связи с тем, что газовая инфраструктура в стране не развита, нефтяники предпочитали сжигать нефтяной газ на факелах. К примеру, до недавнего времени газовое пламя в Кызылординской области можно было наблюдать из космоса. Только на месторождениях Тургайского прогиба ежегодно сжигали около 500 млн кубометров попутного газа. Дело в том, что попутный газ представляет собой сложную смесь из разнородных фракций. Для того чтобы превратить нефтяной газ в «товарный», требуется его отчистка от сероводородов и меркаптанов -- а это дорогое удовольствие.

Для мелких и средних месторождений, каких в стране большинство, поставлять нефтяной газ на газоперерабатывающие заводы невыгодно. К примеру, один километр магистрального газопровода обходится в среднем в миллион долларов, что делает транспортировку газа по трубе до ГПЗ абсолютно нерентабельной. Поправки к закону о нефти, о 100?процентной утилизации попутного газа, заставят добытчиков черного золота разрабатывать изощренные коммерческие проекты.

Наиболее доступный путь (и менее прибыльный) - закачка газа обратно в скважину для поддержания необходимого давления в скважине - ограничен. Газа может быть гораздо больше, чем требуется для скважины. При отсутствии газовой сети и удаленности потребителей задача по утилизации многократно усложняется. По большому счету вступивший в силу закон потребует от нефтяной отрасли резкий переход на прогрессивные технологии.

На этом фоне весьма выигрышно смотрится казахстано-российская технология утилизации -- УОГ (установка очистки газа), первый образец которой был изготовлен на предприятии ОАО «Балтийский завод» в Санкт-Петербурге в 1992 году. Она предназначена для очистки и сжижения нефтяных попутных и природных сырьевых газов нефте- и газоперерабатывающих производств, содержащих метан, этан, пропан, бутан и другие тяжелые углеводороды, а также влагу и твердые частицы. В основе ее лежит уникальный вихревой охладитель, разработанный российским физиком В.Финько. Ученый обнаружил - газ, входящий в трубку особой конструкции, разделяется на два потока -- один с температурой, равной входящему газу, другой -- очень холодный. Низкая температура зависит от параметров давления.

Именно холод является основным средством очистки газа. Каждая газовая фракция имеет свою точку росы, то есть переход в жидкое состояние. Постепенно понижая температуру, попутный нефтяной газ разделяют на пропан, бутан, метан и так далее.

Отличительная особенность данной технологии -- использование только физического способа переработки газа без использования химических реагентов. Технология позволяет очищать газ от меркаптанов, выделять тяжелые фракции и сжижать их, сжижать природный газ метан. На ее основе изготавливаются установки различных типов: универсальная без сжижения метана; универсальная со сжижением всех фракций; очистки газа от сероводородов.

В Казахстане дефицит газа - проблема перманентная. Предлагаемая технология отчасти ее решает, можно без строительства сети газопроводов обеспечить страну голубым топливом.

1.3 Описание технологического процесса

Сжиженный природный газ (СПГ) это уникальный по своим энергетическим и экологическим свойствам продукт, который может стать основой гибкой коммерческой системы доставки природного газа на любые объекты его использования, расположенные на значительном расстоянии от магистральных газопроводов куда невозможно или экономически невыгодно тянуть газопровод.

Сжиженный природный газ (СПГ) представляет собой криогенную жидкость, являющуюся смесью углеводородов ряда С 1 …С 10 и азота с преобладающей долей метана (0,85…0,99).

Он получается из природного газа методом охлаждения его до криогенных температур: -160…-130 0 С. Температура кипения при атмосферном давлении: - 162… - 160 0 С.

При переводе СПГ в газообразное состояние (газификации) его свойства соответствуют свойствам природного газа.

Плотность СПГ зависит от давления и компонентного состава и может находиться в диапазоне от 370 до 430 кг/м 3 , среднее значение плотности составляет 390 кг/м 3 . При газификации при давлении близком к атмосферному из одного объема СПГ образуется около шестисот объемов природного газа.

Преимущества СПГ.

При применении в топливно-энергетическом комплексе и коммунальном хозяйстве - возможность газификации объектов, удаленных от магистральных трубопроводов на значительные расстояния, а также все преимущества использования природного газа:

ѕ высокая теплота сгорания;

ѕ максимально возможный КПД котлоагрегатов;

ѕ возможность полной автоматизации;

ѕ полное сгорание топлива, отсутствие серы, что значительно удлиняет срок службы котла.

При использовании на транспорте:

ѕ высокая энергоемкость и большое октановое число;

ѕ компактное хранение;

При замене других видов топлива и при решении экологических проблем - низкое содержание вредных веществ в продуктах сгорания, которое в несколько раз ниже по сравнению с жидкими и твердыми ископаемыми топливами, что позволяет резко снизить вред, наносимый окружающей среде.

Технологии производства СПГ. Холодильный цикл и технологическая схема установки сжижения выбираются в зависимости от назначения установки и её производительности, состава сжижаемого ПГ и его давления, требований, предъявляемых к продукции. На выбор технологической схемы влияет также возможность применения того или иного типа оборудования.

Важнейшим показателем термодинамического совершенства цикла является величина удельного энергопотребления. От нее напрямую зависят расходуемая и установленная мощность компрессорного оборудования, масса и габариты теплообменных аппаратов, а следовательно, капиталовложения и эксплуатационные затраты в эти установки.

В современных установках сжижения природного газа применяются технологические схемы, основанные на следующих основных циклах:

ѕ холодильные циклы с дросселированием различных модификаций;

ѕ детандерные холодильные циклы;

ѕ каскадные холодильные циклы с чистыми хладагентами (классические каскадные циклы);

ѕ однопоточные каскадные циклы с хладагентом, представляющим собой многокомпонентную смесь углеводородов и азота.

Часто в схемах сжижения используются различные комбинации, включающие элементы перечисленных выше циклов. Особое внимание, при выборе вариантов, уделяется, как правило, дроссельным циклам, учитывая их простоту и надежность.

Ресурсной базой создания малых производств СПГ являются расположенные на них многочисленные крупные и средние газораспределительные станции - ГРС, а также сеть автомобильных газонаполнительных компрессорных станций - АГНКС.

Строительство и создание многоцелевых автогазонаполнительных станций позволяет создавать инфраструктуру, которая гибко и оперативно реагировала бы на изменение структуры потребления природного газа. При этом потребитель мог бы получать природный газ в наиболее удобном для себя виде:

ѕ Компримированный природный газ (КПГ);

ѕ СПГ для заправки автотранспорта;

ѕ СПГ для отгрузки в транспортные цистерны и доставки его на энергетические объекты для последующего использования в качестве энергоносителя.

Классификация компрессорного оборудования. Целесообразным будет использование современного компрессорного оборудования, предназначенного для непрерывной работы. Такое техническое решение позволит существенно повысить надежность работы, и снизить энергозатраты на производство СПГ за счет применения более эффективных электродвигателей. При этом наибольший эффект от уменьшения энергозатрат можно получить при использовании компрессоров с газовым приводом.

Существуют два основных принципа сжатия воздуха (или газа): объемный принцип и динамическое сжатие. Объемными компрессорами являются, например, поршневые компрессоры и ротационные компрессоры различных типов. Эти компрессоры нашли самое широкое применение в большинстве стран. Например, в поршневых компрессорах воздух всасывается в камеру сжатия, впускное отверстие которой закрывается. Затем объем камеры уменьшается и воздух сжимается. После того как давление достигает того же уровня, что и давление в выпускном коллекторе, открывается клапан и воздух выпускается при постоянном давлении и продолжающемся уменьшении объема камеры. При динамическом сжатии воздух всасывается в быстро вращающееся рабочее колесо компрессора и разгоняется до большой скорости. Затем он выпускается через диффузор, где его кинетическая энергия преобразуется в статическое давление. Существуют динамические компрессоры с осевым и радиальным потоком, которые отличаются исключительно высокой производительностью.

Разность между давлением на впускной стороне и давлением на выпускной стороне служит показателем работы компрессора.

На рисунке 1 показаны наиболее распространённые типы компрессоров, классифицированные в соответствии с их принципом действия. Их можно классифицировать по другим признакам, например, компрессоры с водяным или воздушным охлаждением, стационарные или передвижные и т.д.

Компрессорная техника - это совокупность методов и аппаратуры для получения, поддержания и контроля давления выше атмосферного.

Выбор типа компрессора для поддержания давления при обеспечении заданного процесса определяется рабочим диапазоном давлений компрессора и его предельным давлением; производительностью в заданном диапазоне давлений.

Компрессоры для газонаполнительных станций.

Предназначены для сжатия природного газа до давления 250 МПа и входят в состав газонаполнительных станций для заправки автомобильного транспорта сжатым природным газом.

Рисунок 1- Классификация компрессоров по принципу действия

Конструктивное исполнение компрессоров - поршневые, горизонтальные, многоступенчатые с приводом от синхронного электродвигателя. Компрессоры оснащены автоматикой, обеспечивающей контроль, защиту и отключение при аварийном режиме их работы по важнейшим параметрам.

Компрессоры для сжатия природного и попутного нефтяного газа.

Компрессоры этого подраздела имеют различное назначение:

ѕ для сжатия и транспортировки природного и попутного нефтяного газа в магистральные газопроводы;

ѕ для закачки природного и попутного нефтяного газа в нефтяной пласт для повышения производительности нефтяных скважин;

ѕ для закачки природного газа давлением до 420 атмосфер в газоносный пласт для получения газового конденсата;

ѕ для сжатия этана или этилена для транспортировки его на дальние расстояния при сверхкритических параметрах.

Конструктивное исполнение компрессоров - поршневые, крейцкопфные, на горизонтальных оппозитных базах, с приводом от синхронного электродвигателя. Компрессоры выполнены в бесподвальном исполнении.

Компрессорные установки довольно сильно распространены, они широко используются в холодильных установках, в пневматических устройствах, а также в контрольно-измерительной аппаратуре.

1.4 Требования к системе и автоматизированному рабочему месту

Для каждого объекта управления необходимо предусматривать АРМ, соответствующие их значению. Однако принципы создания любых АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.

Согласно принципу системности, АРМ следует рассматривать как системы, структура которых определяется функциональным назначением.

Принцип гибкости означает приспособленность системы к возможным перестройкам, благодаря модульности построения всех подсистем и стандартизации их элементов.

Принцип устойчивости заключается в том, что система АРМ должна выполнять основные функции независимо от воздействия на нее внутренних и внешних возмущающих факторов. Это значит, что неполадки в отдельных ее частях должны быть легко устраняемы, а работоспособность системы быстро восстанавливаема.

Эффективность АРМ следует рассматривать как интегральный показатель уровня реализации приведенных выше принципов, отнесенного к затратам на создание и эксплуатацию системы.

Функционирование АРМ может дать желаемый эффект при условии правильного распределения функций и нагрузки между человеком и машинными средствами обработки информации, ядром которой является компьютер.

Создание такого "гибридного" интеллекта в настоящее время является проблемой. Однако реализация этого подхода при разработке и функционировании АРМ может принести ощутимые результаты - АРМ станет средством повышения не только производительности труда и эффективности управления, но и социальной комфортности специалистов. При этом человек в системе АРМ должен оставаться ведущим звеном.

Требования к разрабатываемой системе:

- четкая и логичная структура баз данных;

- наличие минимум третьей нормальной формы для всех создаваемых структур данных;

- наличие логически грамотных связей между компонентами структуры данных;

- способы получения информации из системы.

Что касается требований к аппаратным ресурсам, то здесь все зависит от размеров автоматизируемого учета, хотя бывает достаточным платформа на основе Pentium III процессора.

АРМ могут быть индивидуальными, групповыми, коллективными. Применительно к групповым и коллективным АРМ в целях эффективного функционирования системы ЭВМ - специалистам (коллективу) необходимо ужесточить требования к организации работы АРМ и чётко определить функции администрирования в такой системе. Система АРМ, являющаяся человеком - машиной, должна быть открытой, гибкой, приспособленной к постоянному развитию и совершенствованию. В такой системе должны быть обеспечены:

- максимальная приближённость специалистов к машинным средствам обработки информации;

- работа в диалоговом режиме;

- оснащение АРМ в соответствии с требованиями эргономики;

- высокая производительность компьютера;

- максимальная автоматизация рутинных процессов;

- моральная удовлетворенность специалистов условиями труда, стимулирующая их творческую активность, в частности, в дальнейшем развитии системы;

- возможность самообучения специалистов.

Система предназначена для конкретных пользователей: это диспетчер, оператор и инженер участка.

1.5 Задачи решаемые при проектировании АРМ

Задачи, решаемые при проектировании АРМ условно можно разделить на информационные и вычислительные.

К информационным задачам относятся кодирование, классификация, сбор, структурная организация, корректировка, хранение, поиск и выдача информации. Часто информационные задачи включают несложные вычислительные и логические процедуры арифметического и текстового характера и отношения (связи). Информационные задачи являются, как правило, наиболее трудоемкими и занимают большую часть рабочего времени специалистов.

В последнее время большое внимание выделяется разработке средств решения не полностью формализуемых задач, называемых семантическими. Такие задачи возникают очень часто в ходе оперативного управления экономическими объектами, особенно при принятии решений в условиях неполной информации.

Структура АРМ - это совокупность его подсистем и элементов. К обеспечивающим системам следует отнести: техническое, информационное, программное и организационное. Кроме того, существует целый ряд подсистем.

Техническое обеспечение представляет собой комплекс технических средств, основой которого служит профессиональный персональный компьютер, предусматривающий работу специалиста без посредников (программистов, операторов и др.). У групповых АРМ таким компьютером могут пользоваться 4 - 6 человек. В комплект профессионального персонального компьютера входят процессор, дисплей, клавиатура, магнитные накопители информации, печатающие устройства и графопостроители.

К комплексу технических средств следует отнести и средства коммуникаций для связи различных АРМ в сетях, а также средства телефонной связи.

Информационное обеспечение - это массивы информации, хранящиеся в локальных базах данных. Управление осуществляется с помощью программной системы управления базами данных, которая производит запись информации, поиск, считывание, корректировку и решение информационных задач. В АРМ может быть несколько баз данных.

Организационное обеспечение включает средства и методы организации функционирования, совершенствования и развития АРМ, а также подготовки и повышения квалификации кадров.

Для групповых и коллективных АРМ в подсистему организационного обеспечения включаются функции администрирования АРМ: проектирование, планирование, учет, контроль, анализ, регулирование, организационные связи с инфрасистемами и др.

Организационное обеспечение предусматривает определение и документальное оформление прав и обязанностей пользователей АРМ.

Программное обеспечение состоит из системного программного обеспечения и прикладного. Основой системного обеспечения является операционная система и системы программирования. Системные программы обеспечивают рациональную технологию обработки информации. Так называемые сервисные программы, которыми АРМ комплектуется в зависимости от потребности в них, расширяют возможности операционной системы. Для обеспечения информационной связи в сетях АРМ и связи АРМ по различным каналам также применяются программные средства, которые можно отнести к системному программированию.

Прикладное программное обеспечение составляют программы пользователей и пакеты прикладных программ (ППП) разного назначения.

ППП выполнены по модульному принципу и ориентированны на решение определенного класса задач. ППП являются основным видом проблемного программного обеспечения. Они позволяют формировать алгоритмы, изменять условия решения задач данного класса, контролировать ход решений, вносить коррективы в алгоритмы и др. При работе на АРМ ППП реализуются в диалоговом режиме.

Примерами ППП являются: ППП для формирования различных документов с выполнением расчётных операций, ППП для задач оптимизаций планов. Особое место уделяется ППП для создания автоматизированных информационных систем, которые могут иметь различное назначение: справочные, для обработки таблиц, ведения массивов информации, создания и ведения баз данных, документальные. Пакеты для работы с графической информацией позволяют представить в наглядном и компактном виде состояние и процессы, свойственные объектам, проиллюстрировать результаты прогнозного анализа.

Информационная технология обладает интегрирующим свойством по отношению как к научному знанию в целом, так и ко всем остальным технологиям. Она является важнейшим средством реализации, так называемого формального синтеза знаний. В информационных системах на компьютерной базе происходит своеобразный формальный синтез разнородных знаний. Память компьютера в таких системах представляет собой как бы энциклопедию, вобравшую в себя знания из различных областей. Эти знания здесь хранятся и обмениваются в силу их формализованности. Наметившееся расширение возможностей программирования качественно отличных знаний позволяет ожидать в ближайшей перспективе существенную рационализацию и автоматизацию научной деятельности. Вместе с тем внедрение науки в качестве фундаментальной основы в современные технологии требуют такого объема и качества расчетно-вычислительной деятельности, которая не может быть осуществлена никакими традиционными средствами, кроме средств, предлагаемых современными компьютерам.

Особая роль отводится всему комплексу информационной технологии и техники в структурной перестройке экономики в сторону наукоемкости. Объясняется это двумя причинами. Во-первых, все входящие в этот комплекс отрасли сами по себе наукоемки (фактор научно-теоретического знания приобретает все более решающее значение). Во-вторых, информационная технология является своего рода преобразователем всех других отраслей хозяйства, как производственных, так и непроизводственных, основным средством их автоматизации, качественного изменения продукции и, как следствие, перевода частично или полностью в категорию наукоемких. Связан с этим и трудосберегающий характер информационной технологии, реализующийся, в частности, в управлении многих видов работ и технологических операций. Информационная технология сама создает средства для своей эволюции.

Для рассматриваемой системы может существовать большое множество категорий пользователей, но предлагаемая программа предполагает пользователя, которому необходима справочная информация.

Для каждой хорошей системы всегда должен существовать администратор, который будет сопровождать систему, устранять ошибки, а при расширении предметной области дорабатывать программные модули.

2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Информационное обеспечение задачи

Методика разработки информационной модели предполагает моделирование нового варианта организации автоматизированной системы предметной области, а именно:

ѕ полного состава информации, необходимой для решения комплекса задач;

ѕ отражение этой информации на всех типах носителей;

ѕ отражение процесса преобразования информации, начиная от получения первичной переменной и условно-постоянной информации, загрузки ее в файлы с и заканчивая получением файлов с результатной информацией и выдачей ее пользователю;

ѕ состава исходных первичных документов и распределение их по задачам;

ѕ источники и способы получения первичной информации;

ѕ состава файлов с первичной, условно-постоянной, промежуточной и результатной информацией;

ѕ информационную потребность для каждой задачи комплекса;

ѕ способы выдачи результатной информации;

ѕ состава результатных документов для каждой задачи, реализуемых на рассматриваемом программном продукте;

ѕ адресатов выдачи и получения результатной информации

ѕ взаимосвязей входных, промежуточных и результатных информационных потоков и задач, реализуемых в данном программном продукте (структурно - функциональной диаграмма или диаграмма потоков данных).

Для решения задачи в рассматриваемой автоматизированной системе газокомпрессорной установки в области низких давлений необходима информация в ключевых позициях работы производственного цикла.

2.2 Требования к программно-аппаратному комплексу

Для решения поставленной задачи с технической точки зрения предприятие располагает всеми необходимыми средствами. Рекомендуемые требования к аппаратно-программному комплексу для функционирования работы автоматизированной системы:

ѕ процессор Intel Pentium IV 2100 MHz или совместимый;

ѕ ОЗУ 512 Mb;

ѕ 10 Gb свободного пространства на жестком диске;

ѕ VGA-совместимый адаптер с 128 Mb видео-ОЗУ;

ѕ SVGA-монитор 17'';

ѕ устройство для записи компакт-дисков;

ѕ Ethernet-совместимый сетевой адаптер;

ѕ операционная система MS Windows 95, 98, Me, NT 4.0, 2000, XP;

ѕ принтер.

Также предполагается наличие локальной компьютерной сети, в которой предполагается передача данных по сжатию метана в газокомпрессорной установке в области низких давлений, а также поддержка сетью стека протоколов TCP/IP.

2.3 Требования к операционной системе

Прежде чем обосновать требования к системному программному обеспечению, хочу привести краткую классификацию их основы - операционных систем.

Операционные системы (далее - ОС) могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам.

Особенности алгоритмов управления ресурсами. От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

ѕ однозадачные (например, MS-DOS, MSX);

ѕ многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95, 98, ME, NT).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем. Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

ѕ однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, OS/2);

ѕ многопользовательские (UNIX, Windows NT, 2000, XP).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

ѕ невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);

ѕ вытесняющая многозадачность (Windows NT, 2000, XP, UNIX).

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).

Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT, 2000, XP фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell. Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Выше были рассмотрены характеристики ОС, связанные с управлением только одним типом ресурсов - процессором. Важное влияние на облик операционной системы в целом, на возможности ее использования в той или иной области оказывают особенности и других подсистем управления локальными ресурсами - подсистем управления памятью, файлами, устройствами ввода-вывода.

Специфика ОС проявляется и в том, каким образом она реализует сетевые функции: распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам, передача сообщений по сети, выполнение удаленных запросов. При реализации сетевых функций возникает комплекс задач, связанных с распределенным характером хранения и обработки данных в сети: ведение справочной информации о всех доступных в сети ресурсах и серверах, адресация взаимодействующих процессов, обеспечение прозрачности доступа, тиражирование данных, согласование копий, поддержка безопасности данных.

Исходя из вышесказанного, в основе выбора ОС для функционирования разрабатыываемого приложения стояли следующие требования:

ѕ многозадачность;

ѕ безопасность;

ѕ наличие необходимых сетевых служб и протоколов;

ѕ универсальность.

Также на выборе ОС сильно сказались такие свойства как распространенность и совместимость с используемым прикладным ПО. Именно поэтому за основу функционирования автоматизированной системы выплавки ниобия были взяты операционные системы Microsoft, в полной мере соответствующие предъявленным требованиям.

2.4 Требования к интерфейсу пользователя

Связь пользователя с программой можно представить как обмен сообщениями: либо пользователь передает некоторый запрос и получает на него ответ, либо запрос формируется в программе, а от пользователя ожидается ответ. Для ведения такого диалога пользователю должны быть предоставлены средства ввода сообщений, а сообщения, формируемые пакетом, должны представляться в форме, доступной для восприятия пользователем.

В современных ЭВМ для ввода данных пользователем может применяться клавиатура терминала. Для вывода сообщений, формируемых в пакете для пользователя, обычно используют экран дисплея.

Пользовательский интерфейс - это видимые и невидимые компоненты, при помощи которых пользователь взаимодействует с программой.

В интерфейсе с пользователем можно выделить следующие группы функций:

ѕ справочную;

ѕ по управлению;

ѕ по вводу-выводу данных;

ѕ информационную.

Все эти функции предполагают использование клавиатуры и экрана дисплея.

Справочный интерфейс предназначен для вывода справок о предметной области программы, допустимых действиях пользователя в различных состояниях программы. Отдельные справки, занимающие значительную часть экрана, целесообразно выводить только по запросу пользователя, передаваемому через интерфейс управления. Короткие справки-подсказки могут выводиться при определенных состояниях модели предметной области.

Интерфейс управления предназначен для ввода управляющей информации пользователем программы. На модули этого интерфейса целесообразно возложить и первичный (лексический) контроль вводимой информации, чтобы исключить явные ошибки пользователя, в том числе случайное нажатие клавиш.

Информационный интерфейс предназначен для вывода сообщений об ошибках и особых ситуациях, возникающих в процессе работы пакета. Поскольку эти сообщения возникают в случайные моменты времени и нежелательно, чтобы они перекрывали уже имеющуюся на экране информацию. Для информационных сообщений целесообразно выделить постоянную область экрана, например нижние строки.

Информационный интерфейс в отличие от интерфейса управления является односторонним. Пользователь реагирует на сообщения об ошибках через интерфейс управления.

Интерфейс ввода-вывода. Данные для решения задач могут вводиться из заранее подготовленных файлов или же непосредственно пользователем пакета с клавиатуры.

Внешний интерфейс должен обеспечить ввод данных из файлов базы данных или вывод данных в файл. К функциям внешнего интерфейса можно отнести и действия по сохранению состояния программы и данных при временном прерывании работы с программы.

Поддержка стандарта пользовательского интерфейса - это:

ѕ хороший стиль программирования;

ѕ показатель квалификации;

ѕ повышение конкурентоспособности разрабатываемого продукта.

Интерфейс пользователя должен удовлетворять требованиям стандарта CUA (Common User Access), разработанному фирмой IBM и включающего в себя:

ѕ систему меню;

ѕ контекстно-зависимую помощь;

ѕ многооконный интерфейс;

ѕ возможность просмотра выходных документов.

Кроме этого, необходимо обеспечить унификацию и непротиворечивость интерфейса.

2.5 Требования к реактивности системы

Процесс инициализации системы диалоговых и информационных окон приближен к системе реального времени и способствует созданию впечатления реального диалога между компьютером и пользователем.

К быстродействию системы предъявляются определенные требования. Время ожидания ответа на запрос не должно вызывать у пользователя желание прекратить работу. Продолжительность ожидания - не более 5 миллисекунд. Время получения выходных форм не должно превышать 2-3 минут (включая время вывода на печать).

2.6 Требования к надежности системы

Надежность технических систем определяется в основном двумя факторами: надежностью компонент и ошибками в конструкции, допущенными при проектировании или изготовлении.

Относительно невысокая надежность компонент, их глубокая взаимозависимость и способность к разрушению, старению и снижению надежности в процессе эксплуатации привели к тому, что этот фактор оказался превалирующим для надежности аппаратуры. Хранение программ на магнитных носителях при отсутствии внешнего вмешательства характеризуется очень высокой надежностью.

Доминирующим для надежности комплекса программ является второй фактор - ошибки проектирования. Источниками ненадежности являются непроверенные сочетания исходных данных, при которых отлаженный комплекс программ дает неверные результаты или отказы.

1) Отказ при использовании программ.

Понятие отказа связано с нарушением работоспособности изделия и его соответствия требованиям технической документации. Отказ при исполнении программ может появиться как следствие:

нарушения кодов записи программ в памяти команд;

- стирания или искажения данных в оперативной или долговременной памяти ЭВМ;

- нарушения нормального хода вычислительного процесса.

Во всех случаях программные отказы приводят к прекращению выдачи пользователям информации и управляющих воздействий или к значительному искажению ее содержания и темпов выдачи.

2) Сбой при исполнении программ.

Понятие “сбой” в теории надежности трактуется как самоустраняющийся отказ, не требующий внешнего вмешательства для замены отказавших компонент.

Надежная программа, прежде всего, должна обеспечивать низкую вероятность отказа в процессе реального функционирования. Быстрое реагирование на искажения программ, данных или вычислительного процесса и восстановление работоспособности за время меньшее, чем порог между сбоем и отказом, позволяют обеспечить высокую надежность программы.

На надежность функционирования комплекса программ влияют, прежде всего, факторы, вызывающие сбой или отказ при исполнении программы:

- искажения исходной информации, поступающей от внешних абонентов;

- самоустраняющиеся отказы или сбои в аппаратуре ЭВМ;

- не выявленные ошибки в программах.

Действия, производимые конечным пользователем в условиях автоматизации установки сжатия газа в области низких давлений, могут содержать многочисленные неточности. Поэтому данная программа не позволяет явным или неявным образом пользователю делать ошибки. Контроль вводимых данных осуществляется несколькими способами:

- визуально;

- по таблице множества допустимых значений;

- по диапазону значений;

Помимо контроля данных при вводе предполагается также контроль и на последующих этапах обработки. Наиболее эффективная организация корректировки в условиях АРМ связана с отображением корректируемых данных на экране монитора, с внесением изменений в поля, подвергаемые корректировке.

Любые нарушения вызывают блокировку задействованного функционального раздела системы и немедленное информирование пользователя для корректировки его дальнейших действий или выход.

В процессе проектирования недостаточно создать правильные программы, выдающие верные результаты при идеальных исходных данных и абсолютном отсутствии любых возмущений. Требуется разрабатывать надежные программы, устойчивые к различным возмущениям и способные сохранять достаточное количество выходных результатов в реальных условиях функционирования.

Таким образом, заданной надежности можно достигнуть либо путем повышения надежности компонент (отладкой программ), либо путем введения методов контроля над действиями пользователя, либо совместным сбалансированным применением этих методов повышения надежности.

2.7 Требования к защите информации

Работая в сетевой среде важно обеспечить защиту не только конфиденциальной информации, но и функционирование сети в целом.

Уровень защиты зависит от назначения сети. Например, сеть, которая хранит данные крупного банка, требует более мощной защиты, чем локальная сеть, соединяющая компьютеры небольшой общественной организации.

Защиту данных надо начинать с физической защиты сетевого оборудования. На степень физической защиты влияют:

размер компании;

характер информации;

доступные ресурсы.

В больших централизованных системах, где число индивидуальных пользователей достаточно велико, а данные компании имеют значение, серверы должны быть физически защищены от случайного или преднамеренного вмешательства. Простейший способ защитить серверы - запереть их в специальном помещении с ограниченным доступом. Но не все организации имеют такую возможность. А вот закрыть серверы хотя бы в кабинете или в большом шкафу могут все.

Медный кабель, например коаксиальный, подобен радиостанции: он излучает электромагнитные сигналы, которые содержат информацию о передаваемых по кабелю данных. Эту информацию с помощью специального оборудования можно легко перехватить. Кроме того, к медному кабелю модно подключиться и похитить информацию непосредственно из сетевого кабеля. Поэтому доступ к кабельным трассам, по которым передаются важные данные, должен быть разрешен только узкому кругу лиц, уполномоченных на работу с кабелем, либо его следует проложить внутри строительных конструкций.

Защитив физические компоненты сети, администратор должен защитить и сетевые ресурсы. Политика назначения привилегий и прав на доступ к сетевым ресурсам - основа для превращения сети в инструмент успешного ведения бизнеса.

Сейчас широко применяются две модели, которые обеспечивают безопасность информационных и аппаратных ресурсов:

защита через пароль;

защита через права доступа.

Эти модели называют также защитой на уровне совместно используемых ресурсов (защита через пароль) и защитой на уровне пользователя (защита через права доступа).

Один из методов защиты совместно используемых ресурсов - присвоить пароль каждому общедоступному ресурсу. Таким образом, доступ к ресурсу осуществляется только в том случае, когда пользователь вводит правильный пароль.

Защита через права доступа заключается в присвоении каждому пользователю определенного набора прав. При входе в сеть пользователь вводит пароль. Сервер, проверяя комбинацию имени пользователя и пароля, т.е. проверяя права пользователя в базе данных безопасности, предоставляет или запрещает доступ к сетевым ресурсам.

Защита с применением прав доступа обеспечивает более высокий уровень управления доступом к совместно используемым ресурсам, а также более строгий режим безопасности, чем защита паролем.

Проверив и подтвердив имя и пароль пользователя, система безопасности сети предоставляет ему доступ к соответствующим ресурсам.

Однако иметь пароль еще недостаточно - для доступа к ресурсам нужны права. Одна из обязанностей администратора - определить, кто какими входами к ресурсу должен пользоваться. Один вход предоставляет пользователю полный доступ, или полный контроль над ресурсом. Другие входы предоставляют пользователю доступ только для чтения.

2.8 Структура программной реализации

Газокомпрессорная установка (области низких давлений) состоит из компрессора, дегазационной камеры, электродвигателя, холодильников, бака со смазочным маслом и автоматики.

Схема технологического процесса сжатия метана разработана на основе контрольного документа ТШО «Схема трубопроводов и КИП. Компрессора метана» (Приложение А) и приведена на рисунке 2.

Природный газ (метан) подается в дегазационную камеру F-701-03 с максимально выдерживающем давлением 5 бар. В дегазационном баке газ очищается от примесей и повышает свое давление на выходе из камеры. Затем поступает в метановый компрессор GC -701 для перехода в сжатое состояние. Работа компрессор приводится в движение через систему подшипников и шестеренок двигателем с тремя обмотками MGS-701.

эффективность газокомпрессорный метан

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2 - Технологическая схема работы газокомпрессорной установки (области низких давлений)

Для понижения температуры нагрева двигатель снабжен холодильными установками. Верхний бак подает смазочное масло ко всем агрегатам установки.

Основой разработанного программного продукта является спроектированная база данных описывающая статические данные элементов установки используемой при работе газокомпрессорной станции в области низких давлений. Данная БД содержит информацию характеристиках текущих аппаратных средств технологического процесса и имеет возможность использования в отчетах программной реализации данного продукта.

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены