Модернизация существующей системы автоматического управления

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АРМ - автоматизированное рабочее место

АСУ - автоматизированная система управления.

АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом.

БКО - блок комплексной очистки.

БРВ - блок разделения воздуха.

ВРУ - воздухоразделительная установка.

ИМ - исполнительный механизм.

ИС - инженерная станция.

ИУП - информационно-управляющая подсистема.

КИП и А - контрольно-измерительные приборы и автоматика.

КТС - комплекс технических средств.

ОС - операторская станция.

ОУ - объект управления.

ПАЗ - противоаварийная защита.

ПДК - предельно допустимая концентрация.

ПЛК - программируемый логический контроллер

ПНР - Пусконаладочные работы.

ПО - программное обеспечение.

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина

РСУ - распределенная система управления.

САУ - система автоматического управления.

СМР - строительно-монтажные работы.

УУ - устройство управления.

ША - шина адреса.

ШД - шина данных.

ЭВМ - электронно-вычислительная машина.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проекта. Необходимость данного проекта объясняется недостаточно высоким качеством получаемого продукта, большими затратами электроэнергии, значительной нестабильностью процесса.

Цель проекта. Модернизация существующей системы автоматического управления.

Для достижения указанной цели в проекте поставлены и решены следующие основные задачи:

замена существующих средств автоматизации на современные с применением ПЛК;

создание автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора-технолога;

увеличение надежности оборудования;

сведение «человеческого фактора к минимуму.

Новизна и практическая ценность проекта. Проект является вновь внедряемым на данном производстве; внедрение проекта позволит улучшить качество выпускаемой продукции, увеличит стабильность, надежность и безопасность процесса, снизит «человеческий фактор», переведет значительную часть функций управления в АСУ, тем самым разгрузив технологический персонал.

Область внедрения. Система автоматического управления БРВ применяется для управления и регулирования параметров в машиностроении, металлургической, фармацевтической и нефтехимической промышленности.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ (АВТОМАТИЗИРУЕМОГО ПРОЦЕССА)

Холодные блоки разделения воздуха (установка № 1 и 2) предназначены для получения из воздуха газообразного азота концентрацией не менее 99,998 % об. в количестве 13 000 нм3/ч и жидкого кислорода концентрацией не менее 99,5 % об. в количестве 200 нм3/ч (или 4800 нм3/день).

Таблица 1.1 - Характеристика блоков разделения

№ пп	Расчетные показатели, нм3/ч (760 мм рт. ст. и 20оC)	Установка № 1	Установка № 2
1	Количество перерабатываемого воздуха	не более 19 000	не более 19 000
2	Количество вырабатываемого газообразного азота	6 500	6 500
3	Количество вырабатываемого жидкого кислорода	200	-

1.1 Описание технологической схемы

Холодный азотный блок

В холодные блоки разделения воздуха поступает основная часть очищенного и осушенного воздуха с блока комплексной очистки, остаток - на нужды КИП и А, на отогревы аппаратов блока, вентиляцию холодных блоков, а излишки сбрасываются в линию регенерации БКО.

Сжатый, очищенный воздух с БКО поступает в пластинчатый теплообменник Е01 холодного азотного блока, где охлаждается практически до точки росы за счет теплообмена с отходящим газообразным чистым азотом, направляемым потребителю, и отбросного газа после турбодетандера D01. Затем воздух направляется в азотную ректификационную колонну К01, где при криогенных температурах происходит его разделение (ректификация) на чистый азот в верхней части колонны и кислородосодержащую (далее обогащенную) жидкость, скапливающуюся в кубе колонны.

В верхней части азотной ректификационной колонны смонтирован сборник обогащенной жидкости со встроенным основным конденсатором Е02, в который подается часть обогащенной жидкости из куба колонны К01 через регулирующий пневмоклапан LV 614.

Небольшая часть чистого газообразного азота из верхней части колонны К01 поступает в конденсатор Е02 для испарения обогащенной жидкости, далее азот частично сжижается и в виде флегмы орошает тарелки колонны. Не сконденсировавшийся азот уходит в линию отбросного газа.

Чистый газообразный азот с верха колонны К01 поступает в основной теплообменник Е01, охлаждает поступающий с БКО воздух, нагревается и направляется потребителю с давлением не менее 5,5 кгс/см2 через клапан FV 615А. Избыток чистого азота сбрасывается через клапан FV 615В и глушитель S02 в атмосферу.

Испарившаяся обогащенная жидкость в виде газа отводится с верха конденсатора Е02 и поступает в теплообменник Е01, где слегка подогревшись до температуры минус 139,2 минус 147оС поступает в турбодетандерный агрегат D01 для производства холода. Расширившись в турбодетандерном агрегате D01 и охладившись до температуры минус 177,6 минус 177,8оС, обогащенный кислородом газ (отбросной) смешивается с холодным несконденсировавшимся газообразным азотом из конденсатора Е02 и отбросным газом с верха кислородной колонны К40 и поступает в теплообменник Е01 для захолаживания встречного потока очищенного воздуха. На этом заканчивается цикл производства азота.

Для производства кислорода к одному из азотных блоков пристыковывается модуль холодного кислородного блока, хранилище жидкого кислорода V40 и испаритель жидкого кислорода для подачи газа потребителю. На другом блоке разделения, не оборудованном кислородной колонной, по проекту линия, идущая в холодный кислородный блок, отглушена заводскими заглушками.

Поэтому дальнейшее описание производства кислорода относится к одной установке.

Холодный кислородный блок

Модуль холодного кислородного блока состоит из кислородной ректификационной колонны К40, ребойлера кислорода Е40, дозировочного резервуара жидкого кислорода V41, испарителя V41Е.

Обогащенная жидкость отбирается из середины азотной ректификационной колонны К01 и через клапан HV 406 подается в качестве флегмы в верхнюю часть кислородной ректификационной колонны К40, где разделяется на чистый (жидкий) кислород в нижней части и отбросной газ в верхней. Основной поток обогащенной жидкости с куба азотной колонны К01 поступает в ребойлер кислорода Е40, где переохлаждается и через клапан FV 473 сливается в конденсатор Е02 азотной ректификационной колонны К01. Этот поток обогащенной жидкости формирует уровня в конденсаторе Е02 и в кубе колонны К01.

Жидкий кислород, получаемый в кубе кислородной колонны К40, делится на два потока. Один поток поступает в ребойлер кислорода Е40, где испаряется за счет переохлаждения обогащенной жидкости. Испарившись в Е40 жидкий кислород поступает в кислородную колонну К40 в качестве орошения. Проходя через скапливающуюся на тарелках кислородной колонны К40 обогащенную жидкость из середины азотной колонны К01, газообразный кислород постепенно обедняется, выходит с верха кислородной колонны К40 через клапан PV 408 и поступает в линию отбросного газа после турбодетандера D01.

Другой поток жидкого кислорода частично через клапан LV 402 и клапан LV 401 сливается в хранилище жидкого кислорода V40. На этой же линии смонтирован дозировочный резервуар жидкого кислорода V41, являющийся промежуточной емкостью для хранения жидкого кислорода. Излишки жидкого кислорода через клапан PV 424A поступают в испаритель V41E. Из испарителя V41E часть газообразного кислорода совместно с кислородом из ребойлера Е40 через клапан PV 424В поступает в колонну К40 на орошение, а часть поддавливает жидкий кислород в резервуаре V41.

Жидкий кислород, сливаясь в хранилище жидкого кислорода V40, создает некоторый запас жидкости, регулируемый оператором для бесперебойного снабжения потребителя кислородом. В хранилище жидкого кислорода смонтирован змеевик давления жидкого кислорода V40Е, в который жидкий кислород поступает с куба хранилища через клапан PV 924. Образовавшийся в V40E газообразный кислород выдавливает из хранилища V40 жидкий кислород, который через клапан КV 960 поступает в испаритель Е41.

Испарившийся в испарителе Е41 жидкий кислород через клапан PV 930 выдается потребителю.

При остановке холодных азотного и кислородного блоков установки № 1 выдача потребителю жидкого кислорода из V40 с последующей его газификацией в Е41 может вестись в течение 8 часов.

1.2 Территориальное размещение участков и подразделений

ВРУ расположен на территории ОАО «Газпром нефтехим Салават».

1.3 Характеристика материальных и энергетических потоков, рабочих сред, помещений и установок

Материальные потоки.

В качестве сырья для производства газообразного азота и кислорода является атмосферный воздух. Средний состав атмосферного воздуха приведен в таблице 1.

Таблица 1.2 - Состав атмосферного воздуха

Компонент	Объемная доля, %	Компонент	Объемная доля, %
азот	78,09	криптон	0,0001
кислород	20,95	ксенон	0,000008
аргон	0,93	водород	0,00005
неон	0,0018	озон	0,000001
гелий	0,000524	двуокись углерода	0,03

Атмосферный воздух содержит ряд примесей, от которых его очищают перед направлением в блок разделения воздуха.

В воздухе имеются следующие примеси:

механические частицы (пыль, сажа и т.д.) - в 1 мі воздуха содержится в среднем до 0,01 г загрязнений. При попадании в компрессор они усиливают износ трущихся частей. Поэтому перерабатываемый воздух должен быть тщательно очищен от механических примесей;

влага - содержание влаги в воздухе зависит от температуры, с повышением температуры концентрация водяных паров, насыщающих воздух, увеличивается.

двуокись углерода - является постоянной примесью воздуха. Объемная доля двуокиси углерода в воздухе составляет 0,03 ч 0,04 %. При температуре минус 56°С и давлении 5,3 кгс/смІ двуокись углерода превращается в снегообразную массу, а при дальнейшем понижении температуры превращается в твердое вещество по виду напоминающее лед. Твердая двуокись углерода отлагается на стенках аппаратуры, забивает вентили, тарелки. Поэтому перерабатываемый воздух должен быть тщательно очищен от двуокиси углерода;

углеводороды - кроме механических загрязнителей, влаги, двуокиси углерода в воздухе могут содержаться также предельные и непредельные углеводороды (ацетилен, метилацетилен, изобутан, метан, этан, пропан и продукты разложения масел). Из этих примесей наиболее опасными являются ацетилен и продукты разложения масел, которые, попадая в кислородный аппарат вместе с воздухом, накапливаются в конденсаторах. Накопление этих веществ в кислородных аппаратах в среде жидкого воздуха и жидкого кислорода очень опасно, так как может привести к взрыву смеси жидкий воздух, жидкий кислород плюс углеводороды и к разрушению аппаратов блока.

Готовой продукцией производства азота и кислорода является:

газообразный азот чистотой 1 ррm кислорода;

газообразный кислород чистотой 99,5 % об.

Азот

Физические свойства азота приведены в таблице 3.

Таблица 1.3 - Физические свойства азота

Свойства	Значение
Плотность при 0°С и 760 мм рт. ст., кг/м3	1,2507
Удельный объем азота при 0°С и 760 мм рт. ст., м3/кг	0,8
Плотность относительная (по воздуху)	0,9673
Критическая температура, °С	- 146,9
Температура кипения при нормальных условиях, °С	- 195,8
Критическая плотность	0,31096
Теплота плавления, кКал/кг	6,1
Плотность в жидком состоянии при температуре минус 196 °С, кг/ дм3	0,807

Азот при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 20°С представляет собой газ без цвета и запаха. Из 1 дм3 жидкого азота образуется 0,69 м3 газообразного. Азот применяется как инертный газ для продувок и технологических целей в цехах объединения.

Кислород

Кислород обладает высокой химической активностью и способен вступать в соединения почти со всеми химическими элементами, кроме золота, платины, серебра и инертных газов: аргона, криптона, неона, гелия.

В чистом кислороде реакция горения протекает быстрее и энергичнее, характеризуясь при этом высокой степенью выделения тепла.

При атмосферном давлении и комнатной температуре кислород является бесцветным газом, не имеющим запаха и вкуса. Кислород несколько тяжелее (плотнее) воздуха. Масса 1 м3 кислорода при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. равна 1,429 кг.

При охлаждении кислорода до минус 183°С при давлении 760 мм рт. ст. он превращается в голубоватую прозрачную легкоподвижную жидкость.

Один литр жидкого кислорода весит 1,1321 кг и при испарении образует 850 дм3 газообразного кислорода (при температуре 20°С и давлении 760 мм рт. ст.).

Один килограмм жидкого кислорода при испарении дает 750 дм3 газообразного кислорода, отнесенного к температуре 20°С и давлению 760 мм рт. ст.

При охлаждении жидкого кислорода до температуры минус 218,4°С он превращается в твердое состояние, образуя голубые кристаллы, имеющие плотность с = 1,46 г/см3.

Газообразный кислород способен растворятся в воде. Растворимость кислорода в воде составляет 0,031 см3/см3 воды при температуре 20°С и атмосферном давлении. При 0°С растворимость увеличивается до 0,049 см3/см3 воды.

Кислород обладает магнитной восприимчивостью, то есть его частицы под действием магнита способны намагничиваться и притягиваться к его полюсам.

Энергетические потоки.

Для работы установки необходимы следующие вспомогательные потоки:

электроэнергия;

оборотная вода для охлаждения;

воздух КИП, после пуска установки установка переходит на использование своего воздуха;

пар-7, для испарения жидких продуктов для испарения перед сбросом в атмосферу.

Таблица 1.4 - Характеристика помещений и установки.

Наименование производственных зданий, помещений, наружных установок	Категория взрывопожарной и пожарной опасности помещений, зданий и наружных установок	Классификация взрывоопасных зон внутри и вне помещений для выбора и установки электрооборудования по ПУЭ	Группа производственных процессов по санитарной характеристике
		класс взрывоопасной зоны	категория и группа взрыво-опасных смесей	наимено-вание веществ, определя-ющих категорию и группу взрыво-опасных смесей
Помещение ВРУ	В2	П1	-	масло минеральное	1б
РУ-6кВ	Г	-	-	-
КТП	Г	-	-	-
Операторная	Г	норм.	не взрыво-опасно	-	1б
Наружная установка	Дн	-	-	-	-

1.4 Оценка подготовленности объекта к автоматизации и предложения по реконструкции или изменению технологических процессов в целях повышения возможностей автоматизации

Управление технологическим процессом узла осуществляется с щита управления системы АСУТП.

Контроль и регистрация технологических параметров производится на щите управления в автоматизированной системе управления технологи-ческих процессов (АСУТП) и по месту.

Сигнализация нарушения технологических параметров выведена на щит управления и на мнемосхему, расположенную над щитом управления.

Автоматическая блокировка оборудования с приводом от электро-двигателя производится от электрических преобразователей и электричес-ких реле, получающих сигнал от датчиков КИП. Автоматическая блокировка пневматических, исполнительных механизмов производится от пневматических преобразователей, получающих сигнал от датчиков КИП.

В качестве основных средств управления, регистрации и контроля давления, расхода, уровня применены приборы типа УБ-П, ПВ-10.1Э, ПР3.31.

Регистрация и показание температуры на щите управления осуществ-ляется многоточечными электронным мостами, датчиками которых являются термометры сопротивления типа ТХК и ТХА производства «Теплоприбор» г.Челябинска.

Контроль за давлением и температурой технологического процесса по месту осуществляется с помощью технических манометров и термометров.

Основными исполнительными органами регулирования процессов являются пневматические клапаны типа 25с48(50)нж, ПОУ-8, ПОУ-21,22 и «CAMFLEX».

примененные средства автоматического управления не выполняют полностью всех функции контроля и управления технологическим процессом

необходимость частой зачистки контактов увеличивает время ремонта и простоя оборудования.

Для повышения эффективности работы оборудования, надежности качественного ведения технологического процесса, оперативности управления я предлагаю модернизировать существующую систему управления.

Необходимо применить более совершенные системы управления, заменить ряд приборов контроля и управления на более совершенные. Совершенствование систем контроля и управления позволит создать более безопасные условия работы персонала.

Основная часть технологического процесса автоматизирована и управление осуществляется на основе SCADA - системы. Управление блоком разделения воздуха осуществляется на пневмоавтоматике .

2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО АВТОМАТИЗАЦИИ

2.1 Выбор приборов и средств автоматизации

2.1.1 Перечень регулируемых параметров

Таблица 2.1 - Перечень регулируемых параметров.

Позиция	Оборудование	Название	Измерительный преобразователь
PI-1113	C01	Давление после С01	Ingersoll Rand
PI_261	БКО	Давление отбросного газа на свечу	Rosemount 3051T
FI_630	Блок N2	Расход воздуха в Е01	Rosemount 3051C
FI_615	Блок N2	Расход чистого азота после Е01	Rosemount 3051C
PI_616	Блок N2	Давление азота потребителю	Rosemount 3051T
PI_615	Блок N2	Давление азота после Е01	Rosemount 3051T
PI_640	Блок N2	Давление в Е02	Rosemount 3051T
LI_602	Блок N2	Уровень в кубе К01	Rosemount 3051C
LI_614	Блок N2	Безопасный уровень в Е02	Rosemount 3051C
HV_406	Блок O2	Нагрузка блока О2	-
PI_408	Блок O2	Давление в К40	Rosemount 3051T
FI_473	Блок O2	Расход отбросного газа с верха К40	Rosemount 3051C
LI_402	Блок O2	Уровень в кубе К40	Rosemount 3051C
PI_424	Блок O2	Давление в V41	Rosemount 3051T

2.1.2 Перечень контролируемых параметров, приборы для контроля технологических параметров

Таблица 2.2 - Перечень контролируемых параметров.

Позиция	Оборудование	Название	Измерительный преобразователь
1	2	3	4
TI_1110	C01	Температура до F01	Ingersoll Rand
TI_1111	C01	Температура после F01	Ingersoll Rand
PDI_1195	C01	Перепад давления на F01	ABB 2600T
VI_1150A	C01	Вибрация на I ступени С01	Ingersoll Rand
VI_1150B	C01	Вибрация на II ступени С01	Ingersoll Rand
VI_1150C	C01	Вибрация на III ступени С01	Ingersoll Rand
VI_1150D	C01	Вибрация на IV ступени С01	Ingersoll Rand
TI_1107	C01	Температура после I ступени С01	Ingersoll Rand
TI_1109	C01	Температура после II ступени С01	Ingersoll Rand
TI_1181	C01	Температура после III ступени С01	Ingersoll Rand
TI_1112	C01	Температура после IV ступени С01	Ingersoll Rand
PI_1106	C01	Давление после I ступени С01	Ingersoll Rand
PI_1108	C01	Давление после II ступени С01	Ingersoll Rand
PI_1180	C01	Давление после III ступени С01	Ingersoll Rand
PI_1182	C01	Давление на входе в Х01	Ingersoll Rand
TI_1125	C01	Температура охлаждающей воды	Ingersoll Rand
TI_1168	C01	Температура обмотки двигателя С01	Ingersoll Rand
TI_1169	C01	Температура обмотки двигателя С01	Ingersoll Rand
TI_1170	C01	Температура обмотки двигателя С01	Ingersoll Rand
TI_1183	C01	Температура подшипника двигателя С01	Consistec PT100
TI_1184	C01	Температура подшипника двигателя С01	Consistec PT100
PI_1148	C01	Давление масла в С01	Ingersoll Rand
TI_1143	C01	Температура масла двигателя С01	Ingersoll Rand
II_0100	C01	Ток, потребляемый двигателем С01	Ingersoll Rand
PI_202	БКО	Давление на входе в БКО	Rosemount 3051T
TI_203	БКО	Температура воздуха на входе в БКО	Метран 201
TI_213	БКО	Температура на входе в R01	Метран 201
TI_223	БКО	Температура на входе в R02	Метран 201
PI_212	БКО	Давление в R01	Rosemount 3051T
PI_222	БКО	Давление в R02	Rosemount 3051T
PDI-234	БКО	Перепад давления в Е08	Rosemount 3051С
AI_242	БКО	Содержание СО2 в воздухе после R01 (R02)	Servomex Xentra 4100
PI_050	БКО	Давление инструментального воздуха	Rosemount 3051T
AI_618	Блок N2	Содержание кислорода в чистом азоте	Servomex Xentra 4100
LI_601	Блок N2	Безопасный уровень E02	Rosemount 3051C
LI_614	Блок N2	Уровень погружения E02	Rosemount 3051C
TI_630	Блок N2	Температура воздуха на входе в Е01	ERCIAT
TI_615	Блок N2	Температура азота после Е01	ERCIAT
TI_625	Блок N2	Температура отбросного газа после Е01	ERCIAT
TI_605	Блок N2	Температура отбросного газа после Е02	ERCIAT
TI_603	Блок N2	Температура после клапана KV_603	ERCIAT
AI_684A	Блок N2	Анализ концентрации CH4	Orthodyne Carbotras
AI_684B	Блок N2	Анализ концентрации C2H6	Orthodyne Carbotras
AI_684C	Блок N2	Анализ концентрации C2H4	Orthodyne Carbotras
AI_684D	Блок N2	Анализ концентрации C2H2	Orthodyne Carbotras
AI_684E	Блок N2	Анализ концентрации C3H8	Orthodyne Carbotras
AI_684F	Блок N2	Анализ концентрации C3H6	Orthodyne Carbotras
AI_684G	Блок N2	Анализ концентрации nC4H10	Orthodyne Carbotras
AI_684H	Блок N2	Анализ концентрации iC4H10	Orthodyne Carbotras
AI_684I	Блок N2	Анализ концентрации C4H6	Orthodyne Carbotras
SI_675	D01	Скорость турбодетандера D01	Colman DYNT-11600
TI_608	D01	Температура на выходе из D01	ERCIAT
TI_671	D01	Температура масла в D01	Consistec PT100 - 3 wires
PI_670	D01	Давление уплотняющего газа в D01	Barksdale D2T-M150SS
PI_672	D01	Давление масла в D01	Метран 150
TI_690	D01	Температура масла в маслобаке D01	Barksdale L2H-H204S-WS
LA_687	D01	Уровень масла в маслобаке D01	Sart von Rohr
LI_401	Блок O2	Уровень в V41	Rosemount 3051C
LI_404	Блок O2	Безопасный уровень в кубе К40	Rosemount 3051C
LI_911	Блок O2	Уровень в V40	Rosemount 3051C
PI_911	Блок O2	Давление в V40	Rosemount 3051T
TI_473	Блок O2	Температура отбросного газа с К40	ERCIAT
TI_440	Блок O2	Температура обогащенной жидкости после Е40	ERCIAT
LI_401	Блок O2	Уровень в V41	Rosemount 3051C
LI_404	Блок O2	Безопасный уровень в кубе К40	Rosemount 3051C
LI_911	Блок O2	Уровень в V40	Rosemount 3051C
PI_911	Блок O2	Давление в V40	Rosemount 3051T
TI_473	Блок O2	Температура отбросного газа с К40	ERCIAT
TI_440	Блок O2	Температура обогащенной жидкости после Е40	ERCIAT
AI_474	Блок O2	Содержание кислорода в К40	Servomex Xentra 4100
TI_403	Блок O2	Температура на выходе из KV_403	ERCIAT
TI_937A	Блок O2	Температура испарения жидкого кислорода	ERCIAT
TI_937B	Блок O2	Температура испарения жидкого кислорода	ERCIAT
TI_937C	Блок O2	Температура испарения жидкого кислорода	ERCIAT

2.1.3 Приборы для регулирования технологических параметров

На БКО используются клапаны ACTAIR 200 компании KSB.

Данный клапан является пневматическим, поворотным отсечным. Пропускная способность 16000 м3/ч. Степень защиты IP67. Минимальное давление воздуха КИП 3 кгс/см2. Датчики обратной связи на данных клапанах отсутствуют.

Позиции: KV_210, KV_215, KV_220, KV_225.

В качестве отсечного клапана на D01 используется клапан Danais 150, компании KSB. Датчик обратной связи на клапане отсутствует.

Позиция: HV_651.

На БКО и холодных блоках, а также на байпасе компрессоров, применяются регулирующие клапаны FlowPro компании Flowserve, причем вне зависимости, работает ли он как отсечной клапан или регулирующий.

Регулирующий клапан FlowPro - высокоэффективный клапан общепромышленного применения, работающий в паре с пневматическим мембранным приводом FlowAct с высоким перестановочным усилием. Модульная конструкция позволяет устанавливать на один и тот же корпус различные типы крышек, затворов и приводов, позволяя снизить требуемый запас деталей и использовать клапан в широком диапазоне технологических процессов.

Клапан FlowPro рассчитан на работу при температурах от -196°C до +538°C (-321°F - +1000°F) в зависимости от выбранного материала клапана.

Прецизионная обработка плунжера и большая длина хода обеспечивают оптимальные характеристики управления. Стандартный затвор может быть легко заменен затвором с пониженными шумовыми и кавитационными характеристиками. Для различных типоразмеров доступны до 9 значений kvs/cv, благодаря чему клапан каждого размера может использоваться в широком диапазоне рабочих условий.

Направляющие штока обеспечивают большую жесткость, что сводит к минимуму вибрации и износ. Профилированное кольцо обеспечивает надежное уплотнение между корпусом и седлом; клапан прост в техническом обслуживании, при замене седла не требуется дополнительная обработка контактной поверхности.

Уплотнение высокого качества (фторопластовые или графитовые кольца) рассчитано на динамическую нагрузку и соответствует немецким экологическим стандартам TA-Luft; класс герметичности отвечает утечке менее чем 10-8 мбар-л/с.

FlowPro соответствует требованиям класса уровня безопасности допуска (SIL) ѕ.

В совокупности с клапаном используются электропневматические позиционеры EP5 и Р3 компании PMV.

Электропневматический позиционер EP5 создан на базе пневматического позиционера PMV P5. Это компактное и прочное устройство рассчитано на оптимальную производительность в любых средах. Поставляется в стандартном, искробезопасном и взрывобезопасном исполнениях. Модуль обратной связи F5 позволяет подключить концевые выключатели и (или) передатчики положения без дополнительных монтажных кронштейнов. Другие особенности: сменный фильтр, отверстия для датчиков, демпферы, отверстие с резьбой для выпуска подаваемой среды, внешняя регулировка нуля, герметично уплотненная крышка.

Позиции: PV_261, FV_615A, FV_615B, FV_640, FV_614, HV_406, FV_473, PV_408, LV_413, LV_401, KV_216, KV_226, HV_240, PV_424B, KV_230, PY_1102.

Электропневматический позиционер P3.

Это компактное и прочное устройство рассчитано на оптимальную производительность в любых средах. Поставляется в стандартном, искробезопасном и взрывобезопасном исполнениях. Модуль обратной связи F5 позволяет подключить концевые выключатели и (или) передатчики положения без дополнительных монтажных кронштейнов. Другие особенности: сменный фильтр, отверстия для датчиков, демпферы, отверстие с резьбой для выпуска подаваемой среды, внешняя регулировка нуля, герметично уплотненная крышка.

Позиции: LV_402, PV_424A, LV_602B.

Клапаны позиций: KV_603, KV_623, KV_633, KV_424C, KV_403, KV_960 без позиционеров.

2.1.4 Приборы для управления технологическим процессом: контроллеры, их вид, конфигурация, программирование

Контроллеры Quantum

Модуль ЦПУ программируемого контроллера серии Modicon TSX Quantum занимает одно установочное место и включает системную память, память прикладных программ и порты связи. Вся память встроена, поэтому для конфигурации не требуются дополнительные микросхемы или платы. Светодиодные индикаторы облегчают устранение неисправно-стей, отображая состояние самого ЦПУ, а также портов связи.

Перепрограммируемая системная память

ЦПУ контроллера Quantum использует технологию перезаписываемой постоянной памяти (flash) для хранения данных в систе-мной памяти и хранения набора инструкций. Совершенная технология перезаписываемой постоянной памяти позволяет проводить модернизацию, загружая программу через порт Modicon Modbus или Modbus Plus (вместо замены микросхемы электрически программируемого ПЗУ или платы) при появлении новых возможностей или обновлений. Использование этой технологии значительно упрощает и снижает эксплуатационные расходы.

Таблица 2.3 - Обзор возможностей программирования контроллеров Quantum

Языки МЭК	Программное обеспечение	Описание
Функциональная блок-схема	CONСEPT	Математика, бистабильные элементы, компараторы, преобразователи, счетчики/таймеры, логика, обнаружение фронтов, связь, диагностика
Последовательная функциональная схема	CONСEPT	Язык состояний, использующий шаги и переходы
Список инструкций	CONСEPT	Набор булевых инструкций (язык символического кодирования)
Структурированный текст	CONСEPT	Текстовый язык высокого уровня с инструкциями уровня языка Паскаль
Язык релейно-контактных схем	CONСEPT	Дискретные контакты, катушки и функциональные блоки
Языки, не утв. МЭК
Язык релейно-контактных схем 984	CONСEPT 984 или Modsoft	Набор инструкций языка релейно-контактных схем Q984, включает контакты, катушки, функциональные блоки, управление процессами, редактор уравнений, воз-можности связи.
Язык состояний	MSL	Язык состояний, использующий шаги и переходы
Другие		См. каталог ModConnect

Аппаратная поддержка математического сопроцессора

Для использования в приложениях, интенсивно использующих математические расчеты, на некоторых моделях установлен аппаратный математический сопроцессор. Использование этого устройства значительно снижает время выполнения программ PCFL (библиотека функций управления процессами), Редактор Уравнений, а также программ на языках МЭК Concept, что позволяет повысить производительность алгоритмов и математических вычислений.

Таблица 2.4 - Технические характеристики

Номер детали	140CPU 11302	140CPU 11303	140CPU 21304	140CPU 43412	140CPU 53414
Описание
ЦПУ	80186	80186	80186	80486 DX	5x86
Тактовая частота	20 МГц	20 МГц	20 МГц	80 МГц	133 МГц
Поддержка математического сопроцессора	-	-	+	+	+
Имеющаяся память
ОЗУ	256 Кб	512 Кб	768 Кб	2 Мб	4 Мб
Перезаписываемое ПЗУ (Flash)	256 Кб	256 Кб	256 Кб	1 Мб	1 Мб
Память типа 984
Память для логики	8 К слов	16 К слов	32 или 48 К слов	64 К слов	64 К слов
Область хранения данных (регистры и биты)	10 К слов	10 К слов	64 или 32 К слов	64 К слов	64 К слов
Расширенная область данных (XMEM)	-	-	80 или 0 К слов	96 К слов	96 К слов
Количество цифровых в/в	8 192	8 192	65 535	65 535	65 535
Количество регистров	9 999	9 999	57 или 28 К слов	57 К слов	57 К слов
Производительность обработки
Время обработки логики (не менее)	0,3 мс/к	0,3 мс/к	0,3 мс/к	0,1 мс/к	0,09 мс/к
Время обработки логики (типичное)	0,3-1,4 мс/к	0,3-1,4 мс/к	0,3-1,4 мс/к	0,1 - 0,5 мс/к	0,09 - 0,45 мс/к
Конфигурации локального в/в
Количество слов локального в/в	64 вх./64 вых.	64 вх./64 вых.	64 вх./64 вых.	64 вх./64 вых.	64 вх./64 вых.
Количество панелей локального в/в	1	1	1	1	1
Конфигурации удаленного в/в
Количество слов удаленного в/в на узел	64 вх./64 вых.	64 вх./64 вых.	64 вх./64 вых.	64 вх./64 вых.	64 вх./64 вых.
Количество узлов удаленного в/в	31	31	31	31	31
Количество сетей удаленного в/в	1	1	1	1	1
Конфигурации распределенного в/в
Количество слов распределенного в/в на узел	30 вх./32 вых.	30 вх./32 вых.	30 вх./32 вых.	30 вх./32 вых.	30 вх./32 вых.
Количество слов распределенного в/в на сеть	500 вх./ 500 вых.	500 вх./ 500 вых.	500 вх./ 500 вых.	500 вх./ 500 вых.	500 вх./ 500 вых.
Количество узлов распределенного в/в на сеть	63	63	63	63	63
Количество сетей распределенного в/в	3	3	3	3	3
Порты связи
Modbus	1	1	1	2	2
Modbus Plus	1	1	1	1	1
Потребляемый ток (мА)	780	790	900	1800	1800
Количество мест для ЦПУ	1	1	1	1	1
Максимальное количество модулей NOM, NOE и MMS (совокупное)	2	2	2	6	6

Защита контроллера от записи

Для снижения вероятности случайной записи программистом данных из контроллера-источника на контроллер-приемник имеется возможность защиты от записи. Программными средствами, через сеть, можно определить область памяти, "разрешенную" для доступа и получения данных через сеть. Обратной стороной этой функции является то, что все области памяти, не разрешенные для доступа из сети, недоступны.

В АСУТП используются следующие типы модулей:

140CPS11420 - модуль питания

140CPU43412A - модуль микроконтроллера (CPU)

140CRP93100 - модуль удаленного ввода-вывода (ведущий)

140CRA93100 - модуль удаленного ввода-вывода (ведомый)

140DRA84000 - модуль дискретного вывода

140DDI35300 - модуль дискретного ввода

140ARI03010 - модуль аналогового ввода от термосопротивлений (RTD)

140ACI04000 - модуль аналогового ввода

140ACO13000 - модуль аналогового вывода

140NOE77111 - модуль связи Ethernet

2.2 Выбор и обоснование схемы. Порядок действия схемы

Система сигнализации (световая и звуковая) предназначена для оповещения технологического персонала о выходе контролируемых параметров за допустимые пределы и предотвращения аварийных ситуаций. При возникновении нештатной ситуации на монитор рабочей станции выдаётся сообщение о соответствующем событие и звучит звуковой сигнал.

Рисунок 2.1 - Экран событий

В окне с перечнем событий появляется строка с данным нарушением, написанная красным цветом. Для снятия звукового сигнала необходимо подтвердить данное сообщение. После подтверждения сообщение остается видеть в логе сообщений и горит красным цветом. На мнемосхеме соответствующий параметр до подтверждения события будет мигать желтым цветом, после подтверждения мигание заканчивается, но индикатор горит желтым цветом.

Рисунок 2.2 - Мнемосхема блокировок

После возвращения параметра к нормальному значению индикатор перестает светиться желтым цветом, а в логе сообщений ошибка исчезает.

В случае, если параметр является блокировочным и происходит выход значения за предаварийное - происходит останов всего процесса. Одновременно в мнемосхеме блокировок загорается соответствующая позиция и рядом с первопричиной появляется цифра 1, помещенная в черный круг.

2.3 Программное обеспечение проекта автоматической системы на базе интегрированной системы проектирования и управления

2.3.1 Эргономическое обеспечение рабочего места оператора: мнемосхемы управления технологическим объектом (процессом)

АРМ оператора оборудовано тремя рабочими станциями, по одной на каждую нитку и одна резервная.

Рисунок 2.3 - Схема компрессора С01

Рисунок 2.4 - Мнемосхема БКО

Рисунок 2.5 - Мнемосхема азотного холодного блока

Рисунок 2.6 - Мнемосхема турбодетандера

Рисунок 2.7 - Мнемосхема холодного кислородного блока

Рисунок 2.8 - Мнемосхема хранилища жидкого кислорода

Рисунок 2.9 - Мнемосхема воздуха КИП, отогревных линий и питания шкафов АСУ.

Рисунок 2.10 - Дисплей производственных параметров

2.3.2 Математическая часть проекта: программы для контроллеров, база каналов, переменные проекта и их взаимосвязь

Concept содержит следующие IEC языки программирования: диаграмма функциональных блоков (FBD), лестничная диаграмма (LD), диаграмма последовательного управления (SFC), список команд (IL) и структурированный текст (ST), а также Modsoft-ориентированную лестничную диаграмму (LL984).

Управляющая программа создается из секций согласно логической структуре. Внутри секции используется только один язык программирования. Базисными элементами языка программирования являются FBD согласно IEC функций и функциональные блоки, которые являются связываемыми логическими единицами.

Переменные для связывания базисных элементов (объектов) внутри секции не требуются для графических языков программирования FBD, LD, SFC и LL984 , потому что эти связи реализованы через соединения. Остальные переменные, например, для передачи данных между различными секциями, конфигурируются с помощью редактора переменных.

При работе с различными языками программирования доступны специальные редакторы: FBD-редактор, LD-редактор, SFC-редактор, IL-редактор, ST-редактор, LL984-редактор.

Каждый редактор имеет индивидуально разработанное меню и инструментальную панель. При создании секции выбирается редактор, в котором будет проходить работа.

В дополнение к языку программирования имеются также зависимые от него следующие редакторы: редактор типов данных, редактор переменных, редактор данных ссылок. Эти редакторы делают доступными различные функции независимо от языка программирования.

Concept DFB

Пользовательские (или производные) блоки DFB создаются с использованием утилиты Concept DFB. Функциональные блоки пользователя могут использоваться, когда требуется структурирование и формирование иерархии программы.

DFB могут быть созданы на языках программирования FBD, LD, IL и ST. В программно-техническом смысле DFB представляет подпрограмму.

Свойства DFB:

Передача/принятие определенных значений в/из подпрограммы

Любая сложная программа

Вложение одного или нескольких DFB в одном DFB

Многократный вызов DFB в общей программе при однократном внедрении кода программы DFB в общую программу

DFB-специфические локальные переменные

Начальные значения для переменных

Независимо определяемый интерфейс

Изначально, DFB является только пустым фреймом, содержащим входы/выходы, которые определяются пользователем.

Порядок обработки логики, правила программирования и прикладные FFB и DFB соответствуют в значительной степени к таковым в FBD, LD, IL или ST программировании, соответственно.

Возможно, что один или несколько уже существующих DFB будут вызываться в DFB; эти вызванные DFB по очереди могут также вызывать один или несколько DFB. Не рекомендуется иметь больше чем 5 уровней вложения. Точное ограничение зависит до некоторой степени от назначений параметров, например от числа входных/выходных переменных DFB, установленного ПЛК и его конфигурации.

DFB не может содержать сам себя. DFB обрабатываются точно так же, как функциональные блоки.

DFB будут оптически идентифицированы двойными вертикальными линиями на фрейме DFB в FBD и LD окне редактора. Используйте командную кнопку Refine... в Диалоговом окне Реквизитов DFB, чтобы открыть окно документа, где Вы можете просматривать программируемую логику DFB (даже если она была создана с IL или ST). Это окно документа имеет серый фон, указывающий, что DFB не может быть отредактирован.

Резервное копирование DFB осуществляется также как резервное копирование проекта.

Те же самые опции, доступные для документации проекта являются также доступными для документации DFB. На рисунках 2.2.1 - 2.2.5 представлен блок DFB в редакторах FBD, EFB, LD, ST, IL.

Рисунок 2.11 - Вызов DFB в FBD или LD-редакторе

Рисунок 2.12 - Внутренний дизайн DFB в EFB-редакторе

Рисунок 2.13 - Внутренний дизайн DFB в LD-редакторе

Рисунок 2.14 - Внутренний дизайн DFB в ST-редакторе

Рисунок 2.15 - Внутренний дизайн DFB в IL-редакторе

Конфигурирование контроллера

Конфигурирование системы оказывает влияние на всю опера-цию управления. Оно должно: определять всю специфическую для управления информацию, общую информацию, назначать требуе-мую память; определять диапазоны ввода/вывода. При первом конфигурировании (конфигурации) пользователь должен сделать несколько базисных вводов для области ПЛК, такие, как тип ПЛК и память. Разрешаются только стандартные конфигурации.

Конфигурация будет всегда касаться проекта, т. е. команда ме-ню Configurator не доступна, пока проект не будет открыт.

Команда Configurator доступна в режиме Offline и интерактив-ном режиме. Но конфигурирование в интерактивном режиме невозможно, т. е. никакие вводы не могут быть сделаны. Доступ-ные диалоговые окна могут только вызываться для чтения.

Конфигурация аппаратного обеспечения проекта будет сохра-нена и может быть загружена в программы моделирования Concept SIM, Concept-SIM32 или в ПЛК. Чтобы передать конфигурацию в ПЛК, следует дезактивировать Concept SIM.

Необходимо обратить внимание на разрешенные ссылки во время адресации ввода/вывода модулей (Configurator > PLC Memory Partition).

Ссылки, начинающиеся с цифры 3 (3-ссылка), вводятся для модулей аналогового ввода.

Ссылки, начинающиеся с цифры 4 (4-ссылка), вводятся для модулей аналогового вывода.

Ссылки, начинающиеся с цифр 3 или 1 (3-ссылка или 1 -ссылка), вводятся для модулей дискретного ввода.

Ссылки, начинающиеся с цифр 4 или 0 (4-ссылка или 0-ссылка), вводятся для модулей дискретного вывода.

Ссылки, начинающиеся с цифр 1 или 3 (1-ссылка или 3-ссылка) (входные ссылки), и с 0 или 4 (0-ссылка или 4-ссылка) (выходные ссылки) вводятся для экспертных модулей.

ПЛК не может быть конфигурирован или реконфигурирован, пока он находится в Running-режиме. Если программа уже выпол-няется в ПЛК, она должна быть остановлена прежде, чем начнется реконфигурация. ПЛК останавливается по команде Online > On-line control panel > Stop controller.

В соо...