Обозначения и сокращения 9
Введение 10
1 Техническое задание 12
1.1 Назначение и цели создания Системы 12
1.2 Характеристика объекта автоматизации 13
1.3 Требования к Системе 14
1.3.1 Требования к Системе в целом 14
1.3.2 Требования к структуре и функционированию Системы 15
1.3.3 Требования по сохранности информации при авариях 18
1.3.4 Требования к защите информации от несанкционированного
доступа 18
1.3.5 Требования по стандартизации и унификации 19
1.3.6 Требования к снабжению электроэнергией 20
1.4 Требования к функциям (задачам), выполняемым Системой 22
1.5 Требования к видам обеспечения 24
1.5.1 Требования к техническому обеспечению 24
1.5.2 Требования к программному обеспечению 30
1.5.3 Требования к метрологическому обеспечению 33
1.5.4 Требования к информационному обеспечению 33
1.5.5 Требования к математическому обеспечению 34
2 Описание технологического процесса 36
3 Разработка структурной схемы 38
4 Разработка схем автоматизации 42
5 Комплекс технических средств 43
5.1 Выбор контроллерного оборудования 43
5.1.1 Программируемый логический контроллер S7-400 43
5.1.2 Блок питания PS405 44
5.1.3 Модуль центрального процессора CPU416F-2 45
5.1.4 Коммуникационный модуль CP443-1 46
5.1.5 Станция распределенного ввода/вывода ET200M 47
5.1.6 Блок питания PS307 48
5.1.7 Интерфейсный модуль IM153-2HF 49
5.1.8 Модуль дискретного ввода SM321 50
5.1.9 Модуль дискретного вывода SM322 51
5.1.10 Модуль аналогового ввода SM3 31 51
5.1.11 Модуль аналогового вывода SM332 52
5.1.12 Модуль дискретного ввода SM326-1 53
5.1.13 Модуль дискретного вывода SM326-2 54
5.1.14 Модуль аналогового ввода SM336-4 55
5.1.15 Изоляционный модуль SM195-7 56
5.2 Источник питания SIEMENS SITOP POWER=24B/10A 56
5.3 Выбор устройств и исполнительных механизмов 56
5.3.1 Манометры Jumo 420 56
5.3.3 Преобразователи температуры Метран-280 59
5.3.4 Кориолисовые расходомеры Micro Motion CMF300 61
5.3.5 Газоанализатор Simtronics GD10-P00 63
5.3.6 Нормирование погрешности канала измерения 65
5.3.7 Световая и звуковая сигнализация 67
5.3.8 Клапаны Samson 71
5.3.9 Электропривод РэмТЭК-02 75
6 Разработка схем соединений внешних проводок 77
7 Разработка алгоритмов упраления 79
7.1 Алгоритм управления регулирующим клапаном 81
7.2 Разработка программно-алгоритмического обеспечения 84
8 Моделирование технологического процесса 87
8.1 Расчет параметров объекта регулирования 87
8.2 Расчет параметров исполнительного механизма 88
8.3 Модель системы автоматического регулирования 91
8.4 Результаты моделирования 93
9 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 98
9.1 Цели и задачи 98
9.2 Организация и планирование комплекса работ 98
9.3 Оценка коммерческого и инновационного потенциала инженерных
решений 102
9.4 Расчет затрат на перевооружение 103
9.5 Расчет условно-годовой экономии от автоматизации 105
9.6 Расчет экономического эффекта, коэффициента эффективности и сока
окупаемости капитальных затрат 106
10 Социальная ответственность 110
10.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 111
10.2 Производственная санитария 112
10.2.1 Шум 112
10.2.2 Микроклимат 113
10.2.3 Освещенность 114
10.2.4 Электромагнитное излучение 117
10.3 Электрическая безопасность 118
10.4 Пожарная безопасность 120
10.4.1 Пожарная профилактика 121
10.4.2 Оценка пожарной безопасности помещения 121
10.4.3 Мероприятия по устранению и предупреждению пожаров 122
11.5 Охрана окружающей среды 123
11.6 Безопасность при чрезвычайных ситуациях 124
Заколючение 127
Список использованных источников 128
Автоматизация технологических процессов, на сегодняшний день, очень распространена абсолютно во всех сферах и областях и является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации. Создание эффективной автоматизированной системы технологического процесса является очень важной и сложной задачей.
Система автоматизации обеспечивает централизованный контроль над работой технологических агрегатов, сигнализацию отклонений параметров от регламентных норм, дистанционное управление исполнительными механизмами, регулирование отдельных технологических параметров, защиту технологического процесса и оборудования при возникновении аварийных ситуаций.
Поэтому неудивительно, что именно такая цель - разработка автоматизированной системы управления - ставится перед Автором в данной работе. Работа выполняется на основе оригинального рабочего проекта, представленного проектной и рабочей документацией, АСУ резервуарного парка НПЗ.
Работа включает в себя:
- элементы входной документации для разработки рабочего проекта, представленные техническими требованиями заказчика на автоматизацию объекта, а также техническое задание на автоматизацию, сформированное из технических требований и являющееся, отчасти, оригинальной разработкой Автора;
- элементы рабочего проекта, разработанные отделом программирования верхнего уровня;
- элементы алгоритмической части проекта и необходимого программного обеспечения, являющиеся, отчасти, оригинальной разработкой Автора;
- набор схем автоматизации, соединений и подключений внешних проводок, являющихся оригинальной разработкой Автора;
- технико-экономический расчет и оценка экологической безопасности, также выполненные Автором в полном объеме.
Непосредственный вклад Автора в реализацию оригинального проекта резервуарного парка нефтеперерабатывающего завода заключается в разработке в составе отдела автоматики, телемеханики и связи пакета проектной и рабочей документации, включающей в себя:
- схемы автоматизации;
- схемы соединений внешних проводок;
- схемы установки приборов на монтажных металлических конструкциях;
- схемы установки манометров, датчиков давления и датчиков загазованности;
- перечень входных/выходных сигналов;
- перечень оборудования, подлежащий демонтажу.
Реализация данного проекта включает в себя непосредственно разработку рабочего проекта, выбор комплекса аппаратно-технических средств, а также разработку программно-алгоритмического обеспечения и моделирование отдельно взятого процесса.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы была разработана автоматизированная система управления сырьевым резервуарным парком нефтеперерабатывающего завода, соответствующая требованиям технического задания.
В ходе выполнения работы были изучены особенности технологического процесса производства нефтебитумов, разработаны принципиальная технологическая и структурная схемы, а также функциональные схемы автоматизации и схемы соединений внешних проводок. Кроме того, был осуществлен выбор комплекса технических средств. Помимо этого, были разработаны и программно реализованы алгоритмы управления отдельными процессами технологического процесса. Также была разработана модель системы автоматического регулирования расхода сырья в резервуар.
И, наконец, было выполнено технико-экономическое обоснование проекта и рассмотрены вопросы его экологической безопасности, а также производственной санитарии.
Таким образом, в результате выполнения выпускной квалификационной работы было обеспечено техническое перевооружение резервуарного цеха НПЗ и разработана АСУ, реализующая:
- автоматический контроль параметров технологического процесса;
- автоматическое и автоматизированное дистанционное управление технологическим процессом.
1 Громаков Е. И. Проектирование автоматизированных систем: учебно-методическое пособие. - Томск: Томский политехнический университет, 2010. - 173 с.
2 Клюев А. С., Глазов Б. В., Дубровский А. Х., Клюев А. А.; под ред. А. С. Клюева. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.
3 Комиссарчик В. Ф. Автоматическое регулирование технологических процессов: учебное пособие. - Тверь: ТГТУ, 2001. - 247 с.
4 Технологический регламент ТР 02-70-2013. - Ангарск, 2013. - 149 с.
5 Каталог ST PCS 7 - 2009. Версия 7.1.
6 Brochures Siemens ST 70 - 2013.
7 Siemens 6ES7307-1KA02-0AA0 data sheet.
8 Siemens 6ES7321-1BL00-0AA0 data sheet.
9 Siemens 6ES7321-1BL00-0AA0 data sheet.
10 Siemens 6ES7322-1BL00-0AA0 data sheet.
11 Siemens 6ES7331-7TF01-0AB0 data sheet.
12 Siemens 6ES7332-8TF01-0AB0 data sheet.
13 Siemens 6ES7326-1BK02-0AB0 data sheet.
14 Siemens 6ES7326-2BF10-0AB0 data sheet.
15 Siemens 6ES7336-4GE00-0AB0 data sheet.
16 Siemens 6ES7195-7KF00-0XA0 data sheet.
17 Манометры Jumo. Типовой лист 40.4110.
18 Радарный датчик уровня Rosemount серии 5600. Справочное руководство 00809-0107-4024.
19 Преобразователи температуры Метран-280, Метран-280-Ех. Руководство по эксплуатации 281.01.00.000 РЭ.
20 Сенсоры Micro Motion. Модели Elite. Руководство по установке и эксплуатации P/N 20000349.
21 Инфракрасный точечный газовый извещатель GD10-P00. Руководство по эксплуатации 850-811250-RU-R05.
22 ВС-3-ГС, ВС-6-ГС. Звуковые сигнализаторы [Электронный ре-сурс]. - Режим доступа: http://www.nppsensor.ru/catalog/showproduct/160, свободный.
23 ВС-4-С (ВС-4-П-С). Световые сигнализаторы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.nppsensor.ru/catalog/showproduct/162, свободный.
24 Посты взрывозащищенные кнопочные типа ПВК-1,2,3 РВ ExdI, 1ExdIIAT6, 1ExdIIBT6, 1ExdIICT6, 2ExеdПCT6 [Электронный ресурс]. - Ре-жим доступа: http://www.velan-td.ru/catalog/s/61, свободный.
25 ТКП ООО «БАЙКАЛ-КОНТРОЛС».
26 ТКП ООО НПП «Томская электронная компания»
27 КВВГЭ, АКВВГЭ, КВВГЭнг(А), АКВВГЭнг(А), КВВГЭнг(А)-ХЛ,
АКВВГЭнг(А)-ХЛ, КВВГЭ-ХЛ, АКВВГЭ-ХЛ, КВВГЭнг(А)-LS, АКВВГЭнг(А) -LS [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://tomskcable.ru/additionally/produkt/catalogue/list37/, свободный.
28 КВВГ, АКВВГ, КВВГнг(А), АКВВГнг(А), КВВГнг(А)-ХЛ,
АКВВГнг(А)-ХЛ, КВВГ-ХЛ, АКВВГ-ХЛ, КВВГнг(А)-LS, АКВВГнг(А) -LS [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://tomskcable.ru/additionally/produkt/catalogue/list35/, свободный.
29 Кабели для систем сигнализации и управления групповой прокладки, пожаробезопасные [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.spcable.ru/catalog/secure/kpsvev_ng.htm, свободный.
30 модели объектов регулирования. Модели элементов систем автоматического регулирования [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //vunivere.ru/work13222, свободный.