Аннотация
Введение 8
1 Описание технологического процесса 10
1.1 Технологический процесс 10
1.2 Примеры АСУ ТП в нефтяной промышленности 12
1.2.1 Ректификация нефти, контроль и управление 12
1.2.2 АСУ процесса закачки воды в нефтеносные пласты 13
1.3 Исходные данные для проектирования 15
2 Разработка алгоритма автоматизации 16
3 Структурная схема системы управления 19
4 Выбор средств автоматизации 22
4.1 Выбор управляющего блока ПЛК 22
4.1.1 Центральный процессор CPU 1518F-4 PN/DP 25
4.1.2 Коммуникационный процессор CP 1543-1 27
4.1.3 Блок питания PS 60W 120/230V AC/DC 28
4.2 Станция распределенного ввода-вывода 29
4.3 Модули аналогового ввода-вывода 31
4.4 Выбор исполнительных механизмов и измерительных средств 32
4.4.1 Манометр МП4-УУХЛ1 32
4.4.2 Преобразователь давления с внутренней измерительной ячейкой
CERTEC VEGABAR 52 33
4.4.3 Вихревой расходомер SITRANS FX 300 34
4.4.4 Датчик уровня Endress+Hauser Liquiphant FTL70 35
4.4.5 Датчик уровня Endress+Hauser Liquiphant FTL81 35
4.4.6 Преобразователь давления VEGADIF 65 36
4.4.7 Регулирующие клапаны 37
4.4.8 Отсечной клапан 38
5 Разработка функциональной схемы автоматизации 39
5.1 Описание объекта автоматизации 39
5.2 Функционал системы автоматизации 39
5.2.1 Функции регулирования 39
5.2.2 Аварийная защита блока 41
5.2.3 Индикация техпроцесса 41
6 Разработка схемы электрической принципиальной 43
6.1 Схема электрическая принципиальная 43
6.2 Схема электрических соединений 45
7 Разработка программного обеспечения системы автоматизации 48
7.1 Составление логических уравнений 48
7.2 Список сигналов ПЛК 51
7.3 Программное обеспечение ПЛК 54
7.4 Выбор SCADA системы 63
7.4.1 Выбор системы 63
7.4.2 Визуализация интерфейса оператора 70
Заключение 75
Список литературы 76
Современный человек вряд ли может вообразить собственную жизнь без всевозможных гаджетов и девайсов. Они не только существенно упрощают будни, но и позволяют наладить ряд процессов, тем самым устранив необходимость самостоятельного решения каких-то рутинных задач. В этом контексте все более значимым и актуальным становится вопрос, что это такое и в чем заключается автоматизация технологических процессов и производств?
Дело в том, что многие процедуры на предприятиях и даже целые специальности сегодня постепенно роботизируются. Ручной труд заменяется машинным. Внедряются всевозможные CRM- и ERP-системы, призванные повысить общую эффективность.
Мероприятия по роботизации и налаживанию внутренних работ организации имеют первостепенное значение, поскольку гарантируют уменьшение бракованной продукции, сокращение растрат, а также увеличение производительности труда. Они представляют собой некую совокупность методов, главная задача которых заключается в создании целостной интегрированной системы. Такой, что обеспечивает управление любыми бизнес-процессами, не привлекая людей.
Среди базовых составляющих выделяют уровень техники, а также ее
продуктивность. В таком контексте автоматизацию можно представить как плавную смену традиционных методик современными технологиями; непрекращающийся процесс, который не ограничивается единичными мероприятиями. Что примечательно, она регулярно обновляется и модернизируется, замещает старые формы новыми — более совершенными. Генеральный смысл сводится к тотальному переходу от ручного рутинного труда к мгновенным машинным операциям.
Идеален тот цикл производства, в котором все задачи решаются машинами, а человеку отводится роль исключительно регулировщика-оператора [1].
Автоматизированная система управления процессом атмосферной перегонки нефти позволит увеличить объемы первичной перегонки нефти, обеспечить совершенствование технологии нефтепереработки, внедрение новых технологических процессов, эффективных катализаторов, прогрессивного оборудования. Внедрение автоматизации позволит сократить брак и отходы производства, уменьшить затраты на сырье и энергию, уменьшить численность основных рабочих, обеспечить глубокую переработку нефти. Целью выпускной квалификационной работы является разработка автоматизированной системы управления процессом атмосферной перегонки нефти. Основой разрабатываемой системы управления является набор аппаратных и программных средств управления Simatic фирмы Siemens. Компоненты Simatic отвечают самым высоким современным требованиям к производительности, надежности, безопасности и удобству управления.
Атмосферная перегонка нефти предназначена для отбора светлых нефтяных фракций - бензиновой, керосиновой и дизельных. Чтобы улучшить качество и количество выхода готовой продукции, а также облегчить и обезопасить труд персонала, в данной выпускной квалификационной работе была разработана система автоматизированного управления процессом.
Аппаратная часть системы управления представлена двумя уровнями, с использованием программных и аппаратных средств для управления Simatic S7-1500.
На нижнем уровне используется станция распределенного ввода/вывода ET200iSP, управляющая насосами, регулирующими и отсечными клапанами на основе сигналов аналоговых и дискретных датчиков, которые расположены на оборудовании и трубопроводах, команд, поступающих с рабочего места оператора.
На верхнем уровне рабочего места оператора происходит взаимодействие оператора с системой управления, и связь с нижним уровнем управления.
В процессе выполнения ВКР были разработаны алгоритмы управления процессом перегонки нефти, а также выполнена часть управляющей программы в среде программирования STEP 7 TIA Portal. Произведен подбор аппаратов управления, контроля и индикации процесса. Разработаны и оформлены структурная, функциональная и электрическая схемы автоматизации. Также выполнен выбор SCADA системы «MasterSCADA».
