Проектирование системы автоматизации котельной «Кичуй» (НГДУ «Елховнефть»)

- автоматический  контроль исправности РС, наличия  нештатных ситуаций;

- вывод  измерительной, диагностической,  установочной и архивной информации  посредством коммуникационной связи  через последовательный интерфейс  RS232 (в том числе с помощью  модема по телефонной сети  или радиоканалу) и RS485.

    Расходомер  имеет релейный выход (коммутация цепи постоянного тока), срабатывающий  при возникновении одного или  нескольких видов событий (по выбору).

    Принцип работы. По принципу работы расходомер относится к времяимпульсным ультразвуковым расходомерам, работа которых основана на измерении разности времен прохождения зондирующих импульсов  ультразвуковых колебаний (УЗК) по направлению движения потока жидкости в трубопроводе и против него. Возбуждение зондирующих импульсов производится электроакустическими преобразователями, устанавливаемыми на трубопровод с измеряемым расходом. По способу организации зондирования потока жидкости ультразвуковыми импульсами расходомер относится к автоциркуляционным расходомерам с попеременной коммутацией.

    

    Особенностью этих ультразвуковых расходомеров (УЗР) является попеременное функционирование двух синхроколец. Синхрокольца образованы приемопередающим трактом, охваченным запаздывающей обратной связью через электроакустический тракт (ПЭА1 - стенка трубопровода - жидкость - стенка трубопровода - ПЭА2).

    Первичный преобразователь расхода включает в себя отрезок трубы и закрепленные на нем два электроакустических  преобразователя - ПЭА1 и ПЭА2, обеспечивающие излучение и прием ультразвуковых сигналов (УЗС) в жидкость под углом к оси трубопровода. При движении жидкости наблюдается снос ультразвуковой волны, который приводит к изменению полного времени распространения УЗС между ПЭА: по потоку жидкости (от ПЭА1 к ПЭА2) время распространения уменьшается, а против потока  (от ПЭА2 к ПЭА1) - возрастает. Вторичный измерительный преобразователь осуществляет попеременное излучение в движущуюся жидкость и прием УЗК.

    Вихревой  расходомер KROHNE VFM 3100

    Приборы VFM 3100 серии VFM 3100 F-T и VFM 3100 W-T (рисунки 1 и 2) предназначены для измерения  расхода различных сред (жидкостей, газов и пара) по принципу образования  и срыва вихрей. При этом на выходе они выдают пропорциональный объемному  расходу цифровой, аналоговый (4-20 мА) или частотный сигнал. Измеряемая среда проходит через VFM 3100, обтекая  вихреобразователь специальной формы, с обеих сторон которого попеременно образуются и срываются вихри с частотой, пропорциональной расходу среды. Срывающиеся вихри создают переменный перепад давления, который регистрируется датчиком, расположенным сверху вихреобразователя. Датчик, в свою очередь, создает синусоидальное напряжение с частотой, синхронной с частотой срыва вихрей. Этот сигнал обрабатывается электронным блоком и преобразуется микроконтроллером в цифровой, аналоговый (4-20 мА) и/или импульсный сигнал.

             

      

      Датчик  давления Метран-55

 

     Датчики давления Метран-55 предназначены для  работы в различных отраслях промышленности, системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное  преобразование измеряемых величин - давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления-разрежения нейтральных и  агрессивных сред в унифицированный  токовый выходной сигнал дистанционной  передачи. Датчики Метран-55 предназначены  для преобразования давления рабочих  сред; жидкости, пара, газа в унифицированный  токовый выходной сигнал.

      Технические данные

        

      Устройство  и работа датчика

    Измеряемое  давление подводится в рабочую полость  и воздействует непосредственно  на измерительную мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб. Измерительная мембрана тензопреобразователя состоит из металлической мембраны, на внешней поверхности, которой жестко закреплен чувствительный элемент, представляющий собой монокристаллическую сапфировую пластину с кремниевыми пленочными тензорезисторами. Тензорезисторы соединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны вызывает изменение сопротивления тензорезистора и разбаланс мостовой схемы. Электрический сигнал, образующийся при разбалансе мостовой схемы, подается в электронный преобразователь, который преобразует электрический сигнал в стандартный токовый выходной сигнал. Информация, полученная из АЦП, обрабатывается микропроцессором, вычисляется истинное значение давления и преобразуется в напряжение. Преобразователь напряжения в ток формирует выходной унифицированный токовый сигнал. Кнопочные переключатели предназначены для плавной настройки выходного сигнала

 

     2.3 Верхний и средний уровни  АСУТП

     Кроме датчиков, измерительных преобразователей и исполнительных устройств в  состав технических средств АСУ  ТП используется УВМ.

     Информационно-управляющий  вычислительный комплекс, основное назначение которого состоит в управлении совокупностью  объектов, должен работать в реальном времени. В этом случае темп поступления  информации и темп выдачи управляющих  воздействии определяются управляемым  процессом и согласованны с его  динамическими характеристиками. Это  означает, что расчеты ведутся  по мере поступления информации, а  результаты расчетов преобразуют в  управляющее воздействие.

     Главной частью устройства связи с объектом являются преобразователи аналоговых электрических сигналов в цифровую форму и обратно – соответственно АЦП и ЦАП. Эти устройства работают дискретно во времени: на каждом очередном  такте преобразования в зависимости  от текущего значения измеряемого сигнала  вырабатывается определенный набор  электрических импульсов (числовой код сигнала) или наоборот.

     Отдельную группу технических средств АСУ  ТП составляют устройства связи управляемо вычислительного комплекса с  оператором и устройства отображения  информации, с помощью которых  оператор наблюдает за ходом технологического процесса.

     Основным  способом представления текущей  информации является отображение ее на экране дисплея в виде текста, таблиц, графиков. Дисплей, однако, при  всем удобстве представления информации обладает недостатком – информация не регистрируется и не может быть использована для анализа качества работы системы. Для регистрации  параметров применяют принтеры. Дисплеи  используют комбинацию различных методик  – от гистограмм до диаграммных  решений. Наиболее мощными из рабочих дисплеев являются мнемосхемы, содержащие графическую, текстовую информацию и её можно представить как графическую модель технологического процесса с размещенной на ней сигнализацией.

     

    Оптимальный набор функций, которые можно  сконфигурировать и запрограммировать, отвечает требованиям сбора данных и усовершенствованного управления, как с точки зрения высокой  надежности, так и эффективности. Разумеется, возможности АРМ включают возможность связи «порт-к-порту» и совместимость со стандартными промышленными протоколами связи.

    АРМ состоит из усовершенствованного процессора связи и модема, усовершенствованного процессора интерфейса связи  и усовершенствованного процессора управления.

    Усовершенствованный процессор связи оптимально рассчитан  для обеспечения высокоскоростной сетевой связи и выполняет  такие функции как доступ к  данным по сети и связь «порт-к-порту». Он также обеспечивает высокоточные маркеры времени.

    Усовершенствованный процессор управления — это узел АРМ, предназначенный для обеспечения  функций управления, логики, и отработки  последовательностей, включая расширенные  функции управления. Вся мощь Усовершенствованного процессора управления используется для реализации стратегии управления.

    Процессор интерфейса с интеллектуальными  датчиками обеспечивает полную двухстороннюю  связь с интеллектуальными датчиками, поддерживает конфигурацию датчиков и  повышенную точность данных.

    Для повышения безопасности управления процессоры аналоговых входов высокого уровня, интерфейса с интеллектуальными  датчиками и аналоговых выходов  поставляются с резервированием. При  необходимости процессоры вв/выв могут быть вынесены на расстояние до 8 километров от файла усовершенствованного менеджера процесса. В этом случае используются оптоволоконные расширители связи вв/выв. В рамках конфигурационных ограничений АРМ инженер-технолог имеет полную свободу выбора и назначения типов точек и стратегий управления.

      АРМ оператора обеспечивает:

    - подготовку и распечатку суточного  рапорта и оперативных листов  о работе технологической установки. Для удобства работы персонала форма и содержание суточного рапорта и оперативных листов максимально приближено к существующим отчетным.

    

    - ручной ввод недостающих параметров  в отчетные формы. Если размер  экрана не позволяет отобразить  отчетную форму суточного рапорта  и оперативные листы в удобном для обзора масштабе, то допускается фрагментарное отображение на экране монитора отчетных форм. Срок хранения заполненных отчетных форм - не менее 2-х месяцев.

    Операторская  станция

    Назначение  операторской станции:

    организация человеко-машинного интерфейса с  оператором, а именно: отображение информации об управляемом технологическом объекте на экране, ввод команд и информации от оператора с помощью «мыши» или клавиатуры, формирование отчетов о работе технологического объекта, сигнализация и регистрация отклонений параметров технологических объектов; выполнение математических расчетов; долговременное хранение информации; обмен информацией с нижним уровнем системы.

    В состав операторской станции входит: компьютер; Клавиатура; Мышь; Монитор 17"; Принтер Laser Jet 1200; Источник бесперебойного питания

    Операторская  станция связана с контроллерами  станций управления шиной, обмен  по которой осуществляется по интерфейсу RS-485.

    Программное обеспечение операторской станции  включает в себя:

    операционную  систему;

    базовое программное обеспечение;

    прикладное  программное обеспечение.

    В качестве операционной системы операторской станции используется ОС Windows 2000.

    В качестве базового ПО операторской станции  используется пакет In Touch (среда исполнения) версии 7.1.1 (Wonderware Corp., США);

    Прикладное  ПО операторской станции включает в  себя: пользовательский интерфейс, который  создается в среде разработки пакета In Touch (Wonderware Corp., США);

    2) протокол обмена данными с  контроллерами (DDE-сервер);