Автоматизация технологического процесса ЦППН

      SCADA TRACE MODE 6 обладает собственной высокопроизводительной промышленной системой реального времени  оптимизированной на быстрое сохранение данных. Архивные данные не только быстро сохраняются, но и подвергаются статистической обработке в реальном времени, а также могут отображаться на мнемосхемах SCADA и использоваться в программах наравне с данными реального времени.

      В шестой версии SCADA TRACE MODE технологии горячего резервирования поднялись на новую высоту. Теперь в проекте SCADA  можно автоматически создавать не только дублированные (Double Force), но и троированные (Tri Force) узлы.

      Особое  внимание в  SCADA TRACE MODE 6 уделено возможностям интеграции с базами данных и другими приложениями. Поэтому в эту SCADA встроена поддержка наиболее популярных программных интерфейсов: ODBC, OPC, DDE. Для облегчения настройки взаимодействия с внешними базами данных в интегрированную среду разработки TRACE MODE встроен редактор SQL-запросов. Кроме того, существует возможность подключения компонентов ActiveX, что свидетельствует о высокой степени открытости SCADA-системы TRACE MODE 6.

      

      Компания AdAstrA Research Group, Ltd уделяет максимум внимания качеству своих программных продуктов, поэтому TRACE MODE стала первой в СНГ и второй в мире SCADA/HMI системой, система разработки и технической поддержки которой сертифицирована на соответствие ISO 9001:2000. 

 

3.2 Структурные  схемы

      

      

      При разработке курсового проекта автоматизации  в первую очередь решаем, с каких мест те или иные участки объекта будут управляться, где будут размещаться пункты управления, операторские помещения, какова должна быть взаимосвязь между ними.

            Структурную схему  управления и контроля разрабатываем  в соответствии с РТМ 252.40-76 Минприбора, изучив при этом задание на проектирование АСУТП, принципиальные технологические схемы основной и вспомогательных установок, генплан и список технологических объектов.

            На рисунке 7 представлена конструктивная структурная схема. На данной схеме каждая часть структурной системы представляет собой самостоятельное конструктивное целое.

      На  входе объекта управления имеем  нефтяную эмульсию с кустов скважин, а на выходе должны получить чистую нефть, заданного качества, газ и  пластовую воду. Для реализации этой задачи потребуются вспомогательные объекты, а именно: печи подогрева нефти, блок дозирования химреагента, воздушный компрессор. Централизованный контроль и управление будет производиться с диспетчерского пункта в операторной.

            На рисунке 8 представлена разработанная структурная схема  контроля и управления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        
 
 
 

      

        
 
 
 
 
 

 
 
 

      Рисунок 7 
 
 
 
 
 

      Структурная схема ЦППН.

 
 
 
 
 
 
 

      Рисунок 8

 

3.3 Функциональная  модель

      

      

      Для построения функциональной модели автоматизации производственного процесса установки предварительной подготовки нефти воспользуемся методологией IDEF0.

      Обследование  предприятия является обязательной частью любого проекта создания или развития корпоративной информационной системы. Построение функциональной модели КАК ЕСТЬ позволяет четко зафиксировать, какие деловые процессы осуществляются на предприятии, какие информационные объекты используются при выполнении деловых процессов и отдельных операций. Функциональная модель КАК ЕСТЬ является отправной точкой для анализа потребностей предприятия, выявления проблем и “узких” мест и разработки проекта совершенствования деловых процессов.

      В основе IDEF0 методологии лежит понятие  блока, который отображает некоторую функцию. Четыре стороны блока имеют разную роль: левая сторона имеет значение “входа”, правая - “выхода”, верхняя - “управления”, нижняя - “механизма”.

      Взаимодействие  между функциями в IDEF0 представляется в виде дуги, которая отображает поток данных или материалов, поступающий с выхода одной функции на вход другой. В зависимости от того, с какой стороной блока связан поток, его называют соответственно “входным”, “выходным”, “управляющим”.

 

                                                      Рисунок  9  

3.4 Функциональная схема

      

      

      Функциональная  схема – основной технический документ, определяющий функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации.

            При разработке функциональной схемы (рисунок 10) учитывался вид и характер технологического процесса, условия пожаро и взрывоопасности, физико-химические свойства измеряемой среды, расстояние от мест установки датчиков и исполняющих устройств до пунктов управления и контроля, требуемую точность и быстродействие системы.

            Руководствуясь этим, система автоматизации технологического процесса проектировалась на базе серийно  выпускаемых средств автоматизации и вычислительной техники. Были применены однотипные средства автоматизации и унифицированные системы, характеризующиеся простотой сочетания, взаимозаменяемостью и удобством компоновки на щитах управления. 

 

      

      

        

        

                                           Рисунок 10 
                                                                                                    Таблица 2 

3.5 Формы экранов

      

      

      Технологическое оборудование ЦППН и его состояние отображается на экране монитора в виде объектно-ориентированных динамических графических технологических мнемосхем. Система выполняет отображение технологических схем в темпе запросов диспетчера. При отображении используются типовые унифицированные графические элементы.

      В системе предусмотрена возможность  отображения на экране монитора одновременно нескольких технологических схем.

      Система навигации между мнемосхемами опирается  на иерархическую организацию последних с предоставлением средств быстрой навигации.

      Для отображения детального состояния (комментариев, дополнительной информации) отдельных технологических объектов по выбору на общей схеме используются всплывающие окна.

      Поддерживается  функция мигания параметра при  его изменении. Порог изменения и время мигания устанавливаются при конфигурировании системы.

      Система обеспечивает вывод истории изменений  сигналов в виде трендов (графиков). Осуществлено масштабирование трендов и вывод нескольких параметров в одном окне. Предоставлена возможность вывода нескольких окон с трендами параметров. При отображении трендов реализован курсор, отображающий время и величину сигнала.

      Человеко-машинный интерфейс реализован посредством программы Trace Mode 6.

      Для данного технологического процесса HMI включает в себя несколько экранов. Главный экран (рисунок 11) представляет собой технологическую схему, состоящую из следующих областей: УПОГ, блока насосов, РВС, РОС, блока, включающего в себя сепараторы С-1/1,2, С-2, газосепаратор. На цифровых дисплеях отображаются технологические параметры такие как расход, давление, температура, уровень. 

      

      При нажатии соответствующей кнопки происходит переход на следующий экран, который представляет собой увеличенное изображение соответствующей области.

      На  дополнительных экранах расположена  кнопка "Тренды". При ее нажатии происходит выход на экран, где можно просмотреть в графическом виде изменение уровня, давления, температуры (рисунок 14).

      На  остальных экранах изменение  аналоговых величин можно проследить с помощью цифрового дисплея.

            Также имеется кнопка «Тревога». При ее нажатии осуществляется переход на экран, где отображается предаварийное состояние, критические пределы, авария соответствующего характера, произошедшая в каком-либо из блоков.

      Каждый  экран представляет собой увеличенное  изображение какой – либо области.

        На экране площадки сепарации  газа (рисунок 12)  представлен  объект газосепаратор. 

      С помощью гистограммы показан динамически изменяющийся уровень газа, на цифровом дисплее отображаются такие параметры как, уровень, давление, температура, а также выходные параметры газа на факел. Достижение уровня критического значения показано в виде цветовой сигнализации красного цвета. Давление в газосепараторе регулируется с помощью регулирующего клапана, степень его открытия можно наблюдать на экране. Возможен переход из ручного режима работы в автоматический, путем нажатия кнопки. В автоматическом режиме работы проценты открытия регулирующего клапана задается автоматически, в ручном – при помощи ползунка на шкале. Режим работы в данный момент отображается на экране в виде текста.

      

      На  всех сепараторах с помощью гистограммы  показан изменяющийся уровень жидкости, на цифровых дисплеях отображаются уровень, давление, температура, как и на предыдущем экране возможен выбор режима работы.

      На  экране площадки насосов (рисунок 13) представлены 3 насоса, выбор работы которых зависит от того, какое количество жидкости необходимо перекачать. Пуск и останов насосов осуществляется вручную путем нажатия кнопки «старт», «стоп», при этом отображается текущее состояние насоса. На цифровых дисплеях отображается температура подшипников электродвигателя и насоса, сигнализация наличия утечки сальников и загазованности насосного блока. 
 

 

      

Рисунок 11 – Основной экран. 

      

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      

      

                          Рисунок 12 – Экран площадки сепарации.

        

      Рисунок 13 – Экран состояния насосов. 

      

            

      Рисунок 14 – Экран архивных трендов.

 

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Результатом данной работы является разработанный  проект автоматизации технологического процесса предварительной подготовки нефти объекта ЦППН нефтедобывающего предприятия Западной Сибири.

      

      Система автоматизации технологического процесса построена на базе серийно выпускаемых средств автоматизации и вычислительной техники. Применены однотипные средства автоматизации унифицированных систем.

      Это позволяет, при реализации схемы  на производстве, закупать партию одинаковых устройств вместо нескольких различных. Преимущества от такого подхода к проектированию схемы – это, во-первых, снижение затрат на приобретение и амортизацию купленных устройств, а во-вторых, в случае поломки одного из них, можно будет без особого труда тут же заменить его на такой же работоспособный прибор. Поэтому, при проектировании схемы преимущественно выбирались самые распространённые средства автоматизации.