РАЗРАБОТКА SCADA-СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАЗМОРАЖИВАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
|
Реферат
Введение 4
1 Объект исследования 7
1.1 Описание объекта 7
1.2 Описание функционирования объекта 10
1.3 Выводы к главе 1 11
2 SCADA-системы в АСУ ТП 13
2.1 Обобщенная структура SCADA-систем 13
2.2 Задачи SCADA-системы 15
2.3 Преимущества применения SCADA-систем 16
2.4 Выводы к главе 2 17
3 Разработка модели 18
3.1 Выбор среды разработки 18
3.2 Реализация SCADA-системы в среде iFIX. 23
3.3 Выводы к главе 3 36
Заключение 37
Список используемых источников 39
Приложение А - Скрипт SCADA-системы 41
Введение 4
1 Объект исследования 7
1.1 Описание объекта 7
1.2 Описание функционирования объекта 10
1.3 Выводы к главе 1 11
2 SCADA-системы в АСУ ТП 13
2.1 Обобщенная структура SCADA-систем 13
2.2 Задачи SCADA-системы 15
2.3 Преимущества применения SCADA-систем 16
2.4 Выводы к главе 2 17
3 Разработка модели 18
3.1 Выбор среды разработки 18
3.2 Реализация SCADA-системы в среде iFIX. 23
3.3 Выводы к главе 3 36
Заключение 37
Список используемых источников 39
Приложение А - Скрипт SCADA-системы 41
В последнее время Россия твердо занимает одну из лидирующих позиций по экспорту угля в мире [1]. Приблизительно 70% угля доставляется до конечных потребителей при помощи морских портов России. Однако основные районы добычи угля находятся очень далеко от морских портов, и внутренние перевозки угля практически полностью осуществляются железнодорожным транспортом [2]. Большое влияние на груз при его транспортировке оказывают такие факторы как большое расстояние, которое следует преодолеть углю от месторождения до места потребления, а также значительный перепад температур по пути следования транспорта. Так, например, Артемовская ТЭЦ, расположенная на юге Приморского края, запроектированная на сжигание углей Южно-Якутского бассейна, находится на удалении около 2400 км от месторождения, время угля в пути около 3-7 дней. Перед тем как попасть на юг Приморского края, уголь проходит климатическую зону с очень низкими температурами. Несмотря на то, что во Владивостоке температуры в зимний период редко опускаются ниже отметки -25ОС, уголь в вагонах по приходу из удаленных месторождений может иметь температуру -35-40 ос.
При осуществлении доставки угля в зимний период, ввиду вышеперечисленных факторов доставляемый груз примерзает к стенкам и днищу вагонов. Что вызывает проблему при его выгрузке. В существующих к настоящему моменту разгрузочных устройствах быстро произвести выгрузку угля в таком случае не представляется возможным.
Для решения проблемы смерзаемости и восстановления сыпучести смёрзшегося топлива перед разгрузкой предложены различные профилактические меры [3-4], такие как предварительная сушка насыпных грузов до безопасной влажности; пересыпка груза разнообразными инертными материалами, например, древесными опилками и др. Однако предложенные пути решения не в состоянии устранить смерзания угля в полной мере: они лишь ослабляют процесс примерзания топлива к стенкам и кузову вагона. Таким образом, основным способом восстановления сыпучести смёрзшегося топлива, особенно если оно поставляется в больших объемах, является его разогрев прямо перед его разгрузкой из железнодорожных вагонов на различных ТЭЦ [5].
Топливо в вагонах промерзает обычно на глубину, не превышающую 0,3-0,4 м. Затруднения при выгрузке обусловливаются в основном примерзанием частиц к стенкам и полу вагонов. Разогрев стенки и прилегающих к ней слоев топлива до температуры 0°С (или несколько выше) полностью устраняет эти затруднения.
Для того чтобы исключить обратное примерзание слоя топлива к стенкам вагона, толщину разогретого слоя увеличивают в зависимости от времени пребывания вагонов на открытом воздухе перед опрокидыванием и от температуры наружного воздуха. На маневровые операции при передаче вагонов из размораживающего устройства к вагоноопрокидывателю обычно затрачивается 20-30 минут.
Для разогрева вагонов со смерзшимся топливом сооружают специальные размораживающие устройства (тепляки), которые обеспечивают оттаивание примерзшей массы топлива от стенок и днища вагона.
В настоящее время внедрение системы диспетчеризации позволяет результативно регулировать и заблаговременно реагировать на изменения, возникающие в ходе производственных процессов. Процесс размораживания твердого топлива в размораживающем устройстве в свою очередь также является технологическим процессом. Внедрение SCADA-системы в данный процесс позволит интенсифицировать работу с сыпучими грузами в зимний период, минимизировать количество дефектов, возникающих во время движения состава при обработке.
Система позволит, в том числе, осуществлять контроль над такими параметрами как температура тепляка непосредственно внутри помещения, а также температуру полувагонов и их зона установки. Таким образом, поддерживая высокий уровень безопасности....
При осуществлении доставки угля в зимний период, ввиду вышеперечисленных факторов доставляемый груз примерзает к стенкам и днищу вагонов. Что вызывает проблему при его выгрузке. В существующих к настоящему моменту разгрузочных устройствах быстро произвести выгрузку угля в таком случае не представляется возможным.
Для решения проблемы смерзаемости и восстановления сыпучести смёрзшегося топлива перед разгрузкой предложены различные профилактические меры [3-4], такие как предварительная сушка насыпных грузов до безопасной влажности; пересыпка груза разнообразными инертными материалами, например, древесными опилками и др. Однако предложенные пути решения не в состоянии устранить смерзания угля в полной мере: они лишь ослабляют процесс примерзания топлива к стенкам и кузову вагона. Таким образом, основным способом восстановления сыпучести смёрзшегося топлива, особенно если оно поставляется в больших объемах, является его разогрев прямо перед его разгрузкой из железнодорожных вагонов на различных ТЭЦ [5].
Топливо в вагонах промерзает обычно на глубину, не превышающую 0,3-0,4 м. Затруднения при выгрузке обусловливаются в основном примерзанием частиц к стенкам и полу вагонов. Разогрев стенки и прилегающих к ней слоев топлива до температуры 0°С (или несколько выше) полностью устраняет эти затруднения.
Для того чтобы исключить обратное примерзание слоя топлива к стенкам вагона, толщину разогретого слоя увеличивают в зависимости от времени пребывания вагонов на открытом воздухе перед опрокидыванием и от температуры наружного воздуха. На маневровые операции при передаче вагонов из размораживающего устройства к вагоноопрокидывателю обычно затрачивается 20-30 минут.
Для разогрева вагонов со смерзшимся топливом сооружают специальные размораживающие устройства (тепляки), которые обеспечивают оттаивание примерзшей массы топлива от стенок и днища вагона.
В настоящее время внедрение системы диспетчеризации позволяет результативно регулировать и заблаговременно реагировать на изменения, возникающие в ходе производственных процессов. Процесс размораживания твердого топлива в размораживающем устройстве в свою очередь также является технологическим процессом. Внедрение SCADA-системы в данный процесс позволит интенсифицировать работу с сыпучими грузами в зимний период, минимизировать количество дефектов, возникающих во время движения состава при обработке.
Система позволит, в том числе, осуществлять контроль над такими параметрами как температура тепляка непосредственно внутри помещения, а также температуру полувагонов и их зона установки. Таким образом, поддерживая высокий уровень безопасности....
Целью выпускной квалификационной работы является реализации SCADA-системы управления процессом размораживания твердого топлива, доставляемого до мест потребления в железнодорожных вагонах в зимний период.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи
1) изучить технологию размораживания твердого топлива;
2) произвести информационный поиск о SCADA-системах: определить их области применения, задачи и преимущества;
3) произвести выбор среды разработки для реализации SCADA- системы из присутствующих программных средств на российском рынке;
4) определить контролируемые и управляемые параметры и исполнительные механизмы системы;
5) разработать и реализовать алгоритм автоматизированной систем управления процессом размораживания твердого топлива в SCADA- системе.
В результате информационного поиска по исследуемому технологическому процессу была приведена схема объекта исследования, размораживающего устройства конвективного типа, в общем виде. Дано описание его функционирования: перечислены режимы работы, общие численные значения контролируемых и управляемых параметров. Были рассмотрены следующие виды тепляков: тупиковый, проходной, а также определены различия между ними. В работе рассматривается тепляк тупикового вида.
Далее были определены контролируемые и управляемые параметры системы, а также исполнительные механизмы и чувствительные элементы с указанием диапазона изменения параметров и единиц их измерения.
В ходе информационного поиска были определены и перечислены возможные области применения SCADA-системы, к которым относятся прежде всего отрасли, где необходимо решить задачу диспетчерского мониторинга в режиме реального времени, в том числе в такой отрасли как угольная промышленность.
Был сделан вывод о целесообразности применения SCADA-системы в данной отрасли. Внедрение системы диспетчеризации в настоящее время позволяет результативно регулировать и заблаговременно реагировать на изменения, возникающие в ходе производственных процессов. Внедрение SCADA-системы в процесс размораживания твердого топлива позволит итенсифицировать работу с сыпучими грузами в зимний период, а также минимизировать количество дефектов, возникающих во время движения состава при обработке.
Для общего сведения приведена структура SCADA-системы и её обязательные компоненты, описан процесс их взаимодействия. Перечисленны основные задачи, которые подлежат выполнению SCADA- пакетом, главной из которой является сбор информации о множестве удаленных объектов, поступающей с пунктов контроля, и отображение этой информации в диспетчерскм центре. Приведены основополагающие факторы, отображающие преимущества применения SCADA-системы в отраслях, ведущим из которых является обеспечениеудобного в работе человеко-машинного интерфейса.
В результате аналитического сравнения возможных SCADA-пакетов в качестве среды разработки была выбрана система iFIX - Fully-Integrated Co nt ro l Sy st em - которая находит применение на любых предприятиях нефтяной, газовой, химический промышленности и металлургии.
Разработанный в среде iFIX графический интерфейс оператора включает в себя различные функциональные компоненты: объекты из стандартных библиотек, анимированные объекты, тренды реального времени и т. д. Взаимодействие объектов реализовано через созданную базу данных SCADA-системы, а также скрипты на языке VBA.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи
1) изучить технологию размораживания твердого топлива;
2) произвести информационный поиск о SCADA-системах: определить их области применения, задачи и преимущества;
3) произвести выбор среды разработки для реализации SCADA- системы из присутствующих программных средств на российском рынке;
4) определить контролируемые и управляемые параметры и исполнительные механизмы системы;
5) разработать и реализовать алгоритм автоматизированной систем управления процессом размораживания твердого топлива в SCADA- системе.
В результате информационного поиска по исследуемому технологическому процессу была приведена схема объекта исследования, размораживающего устройства конвективного типа, в общем виде. Дано описание его функционирования: перечислены режимы работы, общие численные значения контролируемых и управляемых параметров. Были рассмотрены следующие виды тепляков: тупиковый, проходной, а также определены различия между ними. В работе рассматривается тепляк тупикового вида.
Далее были определены контролируемые и управляемые параметры системы, а также исполнительные механизмы и чувствительные элементы с указанием диапазона изменения параметров и единиц их измерения.
В ходе информационного поиска были определены и перечислены возможные области применения SCADA-системы, к которым относятся прежде всего отрасли, где необходимо решить задачу диспетчерского мониторинга в режиме реального времени, в том числе в такой отрасли как угольная промышленность.
Был сделан вывод о целесообразности применения SCADA-системы в данной отрасли. Внедрение системы диспетчеризации в настоящее время позволяет результативно регулировать и заблаговременно реагировать на изменения, возникающие в ходе производственных процессов. Внедрение SCADA-системы в процесс размораживания твердого топлива позволит итенсифицировать работу с сыпучими грузами в зимний период, а также минимизировать количество дефектов, возникающих во время движения состава при обработке.
Для общего сведения приведена структура SCADA-системы и её обязательные компоненты, описан процесс их взаимодействия. Перечисленны основные задачи, которые подлежат выполнению SCADA- пакетом, главной из которой является сбор информации о множестве удаленных объектов, поступающей с пунктов контроля, и отображение этой информации в диспетчерскм центре. Приведены основополагающие факторы, отображающие преимущества применения SCADA-системы в отраслях, ведущим из которых является обеспечениеудобного в работе человеко-машинного интерфейса.
В результате аналитического сравнения возможных SCADA-пакетов в качестве среды разработки была выбрана система iFIX - Fully-Integrated Co nt ro l Sy st em - которая находит применение на любых предприятиях нефтяной, газовой, химический промышленности и металлургии.
Разработанный в среде iFIX графический интерфейс оператора включает в себя различные функциональные компоненты: объекты из стандартных библиотек, анимированные объекты, тренды реального времени и т. д. Взаимодействие объектов реализовано через созданную базу данных SCADA-системы, а также скрипты на языке VBA.
