34
выходной сигнал постоянного тока.
Чувствительный элемент преобразователя и встроенный в головку датчика
измерительный преобразователь преобразует измеряемую температуру в
унифицированный токовый выходной сигнал, что дает возможность построения
АСУТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.
Использование термопреобразователя допускается в нейтральных и агрессивных
средах, по отношению к которым материал защитной арматуры является
коррозионностойким. Метран-2700 может применяться во взрывоопасных зонах.
Регулирующий клапан тип КМР 1 0 1 С:
Регулирующий клапан применяется для технологических и
промышленных установок. Проходной клапан с пневматическим приводом,
корпус из кованой стали, конус клапана мягко уплотненный,
металлоуплотненный или металлошлифованный.
Технические характеристики:
условное давление Ру 10…40 МПа;
условный диаметр Dу 10…150 мм;
уплотнение плунжерной пары, класс утечки металлоуплотненное
Проходной клапан тип КМР 1 0 1 С оснащается позиционер
электропневматический SIPARTPS2.
Электропневматический позиционер тип SIPARTPS2:
Позиционеры сопоставляют управляющий сигнал управляющего или
регулирующего устройства с положением исполнительного блока и управляют
пневматическим сигналом в качестве выходной величины. Монтаж
производится непосредственно на клапане тип SIPARTPS2.
Принцип работы: поступающий с регулирующего устройства сигнал
преобразовывается электропневматическим позиционером в пропорциональный
пневматический сигнал. В качестве рабочего органа в позиционере используется
сопло-заслонка, работающая по принципу компенсаций усилий. Сигнал
постоянного тока, поступающий из устройства регулирования, проходит через
подвижную катушку, находящуюся в поле постоянного магнита. На балансире
сила подвижной катушки, пропорциональная току, сравнивается с силой
скоростного напора, которую образует на сопле-заслонке струя из сопла. С
35
изменением сигнала тока пропорционально меняется и давление, подводимое в
пневматическую систему управления.
Технические характеристики:
- искробезопасного исполнения «1ExiаIICT6»;
- материал корпуса – нержавеющая сталь;
- степень защиты IP 65;
- точность 0,2%;
- входной сигнал 4…20мА пост.тока прямого действия;
- выходной сигнал0,21кгс/см
2
;
- характеристика привода линейная;
- питание 10 В.
Для контроля содержания кислорода в воздухе помещений лаборатории
хроматографии предусмотрен датчик типа ДАХ-М с блоком питания и
сигнализации БПС-21М;
Для контроля содержания водорода в воздухе помещения лаборатории
хроматографии предусмотрены датчики типа СТМ-30 с блоком питания и
сигнализации БПС-21М;
При концентрации в помещении лаборатории хроматографии кислорода и
водорода «не в норме» в воздухе лаборатории хроматографии предусмотрено
включение сигнализации и автоматического включения аварийной вентиляции;
Для контроля содержания кислорода в полости фундамента блока
разделения воздуха установлен газоанализатор Гамма-100. При концентрации
кислорода «не в норме» в воздухе полости фундамента блока разделения воздуха
предусмотрено включение сигнализации и автоматического включения
аварийной вентиляции, а также предусмотрено формирование сигнала
аварийной световой и звуковой сигнализации в помещении управления;
Для газоанализа наличия фреона в отделении холодильных установок
установлены газоанализаторы типа GDHF SC производства фирмы Danfoss;
При концентрации фреона «не в норме» в воздухе отделения холодильных
установок предусмотрено включение сигнализации и автоматического
включения аварийной вентиляции.
Предусмотрен автоматический процесс загрузки и выгрузки перлита из
36
воздухоразделительной установки по заданным алгоритмам.
В состав нижнего (полевого) уровня входит следующее оборудование:
элементы автоматики, относящиеся к ВРУ и размещаемые на
технологических агрегатах и трубопроводах обвязки агрегатов, а также на
несущих конструкциях АСКУ ВРУ.
элементы автоматики, относящиеся к СПОВ и размещаемые на
технологических агрегатах и трубопроводах обвязки агрегата, а также на
несущих конструкциях, по документации соответствующей фирмы-изготовителя
данного оборудования;
элементы автоматики перлитоснабжения, вспомогательного
технологического, электротехнического оборудования, размещаемые на
технологических трубопроводах, в технологических приямках, на монтажных
конструкциях, электротехническом оборудовании, а также на несущих
конструкциях.
В состав средств верхнего уровня входит следующее оборудование УВК
АСКУ ВРУ (приложение Б):
- пультовые станции А801, А802;
- инжиниринговая станция А803;
- шкафы А001, А002 с программируемым контроллером и релейными
модулями гальванической развязки входных и выходных дискретных сигналов
УВК;
- шкаф А003 с источниками бесперебойного питания и устройствами
распределения электропитания;
- шкаф А004 с системными блоками и оборудованием консольных
удлинителей компьютеров пультовых и инжиниринговой станций.
В состав реализуемых средствами АСКУ ВРУ, функций контроля
вспомогательным оборудованием СКУ-О входят:
- отображение информации о величинах измеряемых вспомогательных
технологических, электротехнических параметров;
- аварийная световая и звуковая сигнализация при выходе
вспомогательных параметров за пределы норм.
37
В нижнем (полевом) уровне СКУ-О для автоматизации вспомогательных
технологических процессов, будут применены КИПиА, из номенклатуры
КИПиА, применяемых для построения АСКУ ВРУ:
- для измерения температуры - биметаллические термометры типа ТБ-2
- для измерения давления и разности давлений - манометры типа МП4-У,
ДМ2010СГ, дифманометры ДСП
- для проведения хроматографических анализов - хроматограф типа
«Кристаллюкс-4000» производства НПФ «МЕТА-ХРОМ»;
- для контроля содержания кислорода в воздухе помещений лаборатории
хроматографии - датчик типа ДАХ-М с блоком питания и сигнализации БПС-
21М
- в полости фундамента блока разделения воздуха - газоанализатор типа
ГАММА-100
- для контроля содержания водорода в воздухе помещения лаборатории
хроматографии - датчики типа СТМ-30 с блоком питания и сигнализации БПС-
21М
- для газоанализа наличия фреона в отделении холодильных установок -
газоанализаторы типа GDHF SC 1000
Хозучётные параметры регистрируются и обсчитываются с выводом на
АСУ через контроллер- «Allen Bradley», преобразователи ПЭП и электрические
приборы «Метран 100», «Сапфир 100» [17].
В комплекте с хроматографами поставляются ПЭВМ с монитором и
принтером для отображения информации и регистрации результатов анализов.
2.1.1 Обоснование выбора микропроцессорных систем
Выбирая микропроцессорный комплекс необходимо учитывать такие
требования как:
- высокую надёжность системы;
- высокую скорость обработки, а также передача информации,
осуществляющая своевременное управление;
- разработку системы управления, обладающую гибкостью;
- качественным управлением процесса;
38
- распределённостью;
- небольшими габаритами системы;
- возможностью работать с различными типами датчиков,
исполнительных механизмов;
- удобством монтажа оборудования системы и настройкой технических
средств;
- удобным человеко-машинным интерфейсом;
- возможностью модернизации системы управления без прекращения
работы оборудования;
- непрерывным самоконтролем в процессе работы и подробной
самодиагностикой при обнаружении неисправности;
- соответствием требованиям норм взрывопожарной безопасности;
- согласованностью с другими системами управления.
АСУТП на базе средств вычислительной техники должна соответствовать
требованиям Госгортехнадзора ПБ 09-170-97 «Общие правила
взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и
нефтеперерабатывающих производств», техническому заданию и
обеспечивать[33]:
- непрерывный контроль за параметром процесса и управление режимом
для поддержания их регламентированных значений;
- непрерывный контроль за состоянием воздушной среды в пределах
объекта;
- использование средств управления ПАЗ, которые прекращают развитие
опасной ситуации;
- проведение операций для безаварийного пуска или останова всех
необходимых для этого переключений;
Сравним микропроцессорные комплексы, представленные на российском
рынке, по некоторым техническим характеристикам и выберем наиболее
подходящий (таблица 4).
39
Таблица 5 - Характеристики РСУ
Системы управления фирм TECON и Emerson имеют схожие технические
характеристики по надёжности, потребительским характеристикам,
реализуемым функциям соответствуют поставленным задачам управления.
МФК1500 и DeltaVдают возможность резервировать компоненты системы
- контроллеры, блоки питания, сеть управления, платы ввода-вывода.
Резервирование основных компонентов даёт возможность обеспечивать более
высокую надёжность. Эти системы имеют некоторые отличия, которые не
являются решающими для автоматизации несложного объекта средней
информационной мощности. Однако решающую роль играют потребительские
характеристики [15].
Характеристики
РСУ
DeltaV
МФК1500
Информационные
сети
Ethernet
Ethernet
Промышленные
сети
Ethernet, шлюз PI для
SAP, R/3
Vnetсети
Полевые сети
FOUNDATION Fieldbus
H1, Profibus DP, ASi ,
HART, Ethernet,
DeviceNet
Ethernet, HART,
Modbus RTU, Modbus CP/I
P,
Особенности
рабочих станций
Операторская,
конфигурационная,
инженерная,
интеграционная станция
Операторская,
конфигурационная,
инженерная,
интеграционная станция
SCADA программы
для рабочих
станций
Открытые SCADA: iFix,
Operations Suite
Собственный пакет
Технологические
языки и
конфигураторы для
контроллеров
Языки IEC 61131.3,
собственный
конфигуратор, рецептов,
язык программирования
интел. приборов
TeNIX на основе ОС
Linux
Доп. программные
пакеты
Автонастройка ПИД,
пакеты моделирования,
оптимизации, прогноз
нейросетью, управление
по нечёткой логике
Автонастройка ПИД,
адаптация ПИД,
компенсация транс.
запаздывания
Порты
RS 232, 485
RS 232, 485
Диагностика,
резервирование
Есть, плюс
прогностические
Диагностика, горячий
резерв
Гарантия
12 мес.
36 мес.
40
Срок гарантии системы управления МФК1500 примерно 10 лет. С точки
зрения обслуживающего персонала она предоставляет все заложенные функции
более доступно. По стоимости МФК1500 и DeltaV отличаются намного.
МФК1500 по стоимости дешевле, что является большим преимуществом.
Среди всех фирм, документация по системе управления МФК1500 полно и
хорошо написана на русском языке.
2.1.2 Операторский уровень. Аппаратная обеспеченность
Для решения задач, используем ЭВМ на основе современного процессора
Intel модели Core i5 4460 с тактовой частотой 3,2-3,4 ГГц. Каждая ЭВМ должна
быть оснащена двумя мониторами и видеокартой с поддержкой
двухмониторного режима.
Выбор данного типа ЭВМ обусловлен следующими факторами:
- богатейшим выбором программного и аппаратного обеспечения для
любого рода деятельности;
- достаточно высоким быстродействием (для ускорения работы имеется 6
МБ кэш-памяти) и необходимым объёмом оперативной памяти (от 4 ГБ
современной оперативной памяти DDR3 частотой 1333/1600 мГц) с
возможностью наращивания (до 16 ГБ);
- относительно невысокой стоимостью ЭВМ, её достаточной для решения
данной задачи надёжностью.
Также выбираются: 2 монитора от 22 дюймов по диагонали, лазерный
принтер для печати отчётов.
Сертификация соответствует требованиям Канадской ассоциации
стандартов (CSA), Научно-исследовательской лаборатории Национального
совета компаний по страхованию от огня (UL, США); маркировка CE
электромагнитной совместимости (EMC) в соответствии с директивой EEC
89/336.
На данное ЭВМ установлено программное обеспечение TeNIX, к
которому прилагается CD-ROM и документация.
В таблице 6 показаны общие характеристики двух мониторного
программного компьютера.
41
Таблица 6 - Общие характеристики двух мониторного ПК
Центр.процессор
Intel Core i5 4460, 3,2 ГГц или выше; кэш 6 МБ,
ОЗУ 4096 МБ или выше.
Видео
Видеоплата для двух мониторов Intel GMA
с памятью 2048 МБ
Накопители
Жёсткий диск: 320ГБ SSHDSATAIII, Оптический привод DVD-RW
Периферия
Трехкнопочная мышь, клавиатура Windows 7 Ultimate, HDAudio
звуковая карта.
Внешние
условия
Рабочий диапазон температур: от 10C до 35C
Относительная влажность: от 8 до 80%
Вибрация 0,25 G с частотой от 3 до 300 Гц
Прочее
1 параллельный порт, 2 последовательных порта, 8 порт USB(4 USB,
2 USB 2.0, 2 USB 3.0), 2 порта управляющей сети VnetIP/Ethernet
10/100,1000 Мб, 3 PCI, 1 PCIEx 16x
2.1.3 Уровень MES.
Производственной исполнительной системой MES называют
автоматизированную систему управления, которая оптимизирует
производственную деятельность в режиме реального времени, инициирует,
отслеживает, оптимизирует, документирует производственный процесс с начала
выполнения заказа и до окончания выпуска готовой продукции.
Имея быструю реакцию на происходящие события, а также применяя
математические методы компенсации отклонений от производственного
расписания, MES системы позволяют оптимизировать производство, делая его
более рентабельным.
Основные функции MES-систем:
- Контроль за состоянием и распределением ресурсов - управление
ресурсами производства: технологическим оборудованием, материалами,
персоналом, документацией, инструментами, методиками работ.
- Детальное планирование-расчёт производственных расписаний,
основанное на приоритете, атрибуте, характеристике и способе, связанное со
спецификой изделия и технологией производства.
- Диспетчеризация производства - управление потоком изготавливаемых
деталей по операциям, заказам, партиям, сериям, посредством рабочих нарядов.
42
- Контроль за содержанием и прохождением документов,
сопровождающие изготовление продукции, ведение плановой и отчётной
цеховой документации.
- Взаимосвязь информационных подсистем для получения, накопления и
передачи технологических и управляющих данных, которые циркулируют в
производственной среде предприятия.
- Качественная организация персоналом, обеспечивающая управление
персоналом в ежеминутном режиме.
- Воздействие на процесс качества продукции - анализ данных измерений
качества продукции в реальном времени, основываясь на поступающую
информацию производственного уровня, обеспечивая необходимый контроль
качества, выявление критических точек и проблем, которые требуют особое
внимание.
- Мониторинг производственного процесса, автоматическая
корректировка или диалоговая поддержка решений оператора.
- Управление техобслуживанием и ремонтом - управление техническим
обслуживанием, плановым и оперативным ремонтом оборудования и
инструментов для обеспечения их эксплуатационной готовности.
- Визуализирующая информация о месте и времени выполнения работ по
каждому изделию.
- Анализ производительности - предоставление подробных отчётов о
реальных результатах производственных операций. Сравнение плановых и
фактических показателей.
Для повышения эффективности производственных процессов перечислим
некоторые преимущества, обеспечивающие внедрение MES:
- существенное сокращение времени простоя обрабатывающих центров и
повышение общей производительности;
- контроль производственного процесса и формирование генеалогии
продукта на основе реальных производственных данных;
- исключение ручных операций, направленных на регистрацию данных в
цеху, а также ввода данных в систему планирования производства. Это
позволяет существенно улучшить точность и структурированность;
43
- интегрирование данных о качестве продукции, сведений о серии и
производственной информации с автоматической их привязкой к готовому
изделию;
- предоставление полной и точной информации о состоянии производства
и запасах сырья (типа сведений о составе или ведомостей материалов)
производственному персоналу своевременно, обеспечивая повышение
эффективности его работы;
- предоставление службам управления качеством, запасами и
производством различной оперативной информации типа производственных
сводок, данных о загрузке и простоях оборудования, объёмах готовой
продукции, брака, сведений о составах и данных о потреблении ингредиентов.
Руководящему персоналу MES даёт возможность обладать источником
производственной информацией, иметь данные о качестве продукции и
состоянии производства в целом. Одновременно операторам и рабочим цехов
MES даёт возможность обладать единым источником сведений о наряд-заказах
на работу, а также справочной информацией о наиболее эффективном методе
выполнения работы, о инструменте взаимодействия со всем предприятием в
случае возникновения каких-либо вопросов или проблем.
2.2 Сравнительные характеристики нескольких систем
управления и определение наилучшей по характерным
показателям.
Современное программное обеспечение позволяет, не программируя
создать как систему контроля, так и полноценную АСОДУ. Возможные
варианты программ уровня SCADA (Supervisory Control And Data Asquisition
System – система сбора данных и оперативного диспетчерского управления).
Под этим термином подразумевается программа, обеспечивающая
обработку «сырых» данных полученных драйвером, дальнейшую обработку
данных (включая обработку математическими моделями, которые выдают
регулирующее воздействие) и визуализацию данных конечному пользователю.
Это далеко не полный список возможностей программ SCADA, который можно
пополнить такими функциями как экспорт отфильтрованных данных в базы