Используемые  сокращения

    АСУТП – автоматизированная система управления технологическим процессом;

    АСУ – автоматизированная система управления;

    КС – Компрессорная станция;

    УТНГП – управление ТатнефтеГазПереработки;

    ГПЗ– Газоперерабатывающий завод;

    УЛФ – уловитель легких фракций;

    ПАЗ– противоаварийная защита;

    АРМ– автоматизированное рабочее место;

    HART – цифровой промышленный протокол передачи данных;

    АТП-Акташский  товарский парк. 

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3 
1. Назначение и цели создания системы……………………………………….5

2. Описание технологического процесса………………………………………7

3. Проектирование системы управления контроля КС-24…………………….9

    3.1Анализ существующих систем АСУТП………………………………….9 
    3.2 Обоснование выбора системы Delta V…………………………………..13 
    3.3 Интеграция системы  Delta V в КС-24…………………………………...15

4. Проектирование схем визуализаций диспетчерского  мониторинга. …......19

   4.1 Обоснование выбора двух-мониторных рабочих станции. …………....19

5. Проектирование комплекса технических средств………………………......20

    5.1 Объем автоматизации технологических объектов на КС-24…..............20

    5.2 Обоснование выбора комплекса технических средств. …......................21

    5.3 Описание выбранного комплекса технических средств. ........................22

Заключение……………………………………………………………………….27

Список литературы………………………………………………………………28

Приложение: Функциональная схема автоматизации 

       Под проектированием понимается процесс  создания прототипа прообраза объекта, необходимого для изготовления объекта. Под объектом проектирования понимают любой объект еще не существующий в действительности. Это могут быть машины, процессы, вычислительные системы, системы управления и т. д. В процессе проектирования приходится перерабатывать и использовать большое количество информации, технических данных, большое количество вычислений. Поэтому в современных системах проектирования активно используют систему автоматического проектирования (САПР). САПР – это комплекс программно – технических средств автоматического проектирования взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации, выполняющих автоматическое проектирование.

       В рамках жизненного цикла промышленных изделий, САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.

       Основная  цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:

• сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;
• сокращения сроков проектирования;
• сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;
• повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
• сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.

       Достижение  этих целей обеспечивается путем:

• автоматизации оформления документации;
• информационной поддержки и автоматизации процесса принятия решений;

• использования технологий параллельного проектирования;
• унификации проектных решений и процессов проектирования;
• повторного использования проектных решений, данных и наработок;
• стратегического проектирования;
• замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;
• повышения качества управления проектированием;
• применения методов вариантного проектирования и оптимизации.

       Основной  задачей проектирования АСУ КС-24 является осуществление управления на основе алгоритмов программ, утвержденных заказчиком, в автоматическом или автоматизированном режиме. Данные по основным параметрам технологического процесса и состоянию должны передаваться на АРМ оператора и контролироваться дежурным технологическим персоналом (оператором). Контроль над работой системы по месту. 
 

  Цель создания системы – повышение качества товарной нефти, получение достоверной информации о ходе технологического процесса с распределенных объектов КС-24, оперативный контроль и управление процессами подготовки нефти, замена физически и морально устаревших средств автоматизации и систем управления, повышение безопасности производства. Снижение трудоемкости управления процессами.

Система должна обеспечивать:

• централизованный контроль состояния объектов, сигнализацию отклонения параметров от нормы, защиту (остановку) технологического оборудования, регулирование параметров процессов по стандартным законам;
• передачу на ЦНИПР Управления УТНГП данных по основным параметрам технологического процесса;
• формирование журнала аварийных и технологических сообщений, формирование и печать отчетных документов, ведение базы данных.
• выполнение установленных производственных заданий по объемам и качеству товарной продукции;
• обеспечение надежной и эффективной работы основных и вспомогательных производственных объектов;
• своевременное обнаружение и ликвидация отклонений и предупреждение аварийных ситуаций;
• снижение непроизводительных потерь материально-технических и топливно-энергетических ресурсов и сокращение эксплуатационных расходов;
• обеспечение противоаварийной и противопожарной защиты объектов с целью повышения экологической безопасности производства;

Автоматизация технологических процессов и автоматизированное управление являются сегодня одним из основных путей достижения следующих долговременных целей:

• эффективности всех технологических процессов основного и вспомогательного производства;
• преимущественной ориентации на безлюдные энергосберегающие технологии;
• безопасности технологических процессов и обслуживающего персонала;
• выполнение требований по защите окружающей среды.

2.   Описание технологического  процесса.

        Нефтяной газ, поступающий на КС-24 из сепараторов 2-ой ступени сепарации нефти и с блока системы УЛФ АТП, проходит через приемные сепараторы (С_п-1, С_п-2), где конденсируются и накапливаются наиболее тяжелые жидкие углеводороды.Компрессорная установка состоит из блока компрессорного агрегата, блока агрегата системы смазки и системы автоматизации.

     С приемных сепараторов газ через  газовый фильтр поступает на сжатие в блок компрессорного агрегата (компрессор).Блок компрессорного агрегата состоит из трех частей: блок цилиндров, камера всасывания, камера нагнетания. Компрессор, являющийся винтовой объемной горизонтальной одноступенчатой машиной маслозаполненого типа, предназначенной для сжатия нефтяного газа, имеет два ротора - ведущий и ведомый, вращающихся в подшипниках качения и находящихся в зацеплении друг с другом. Роторы, являющиеся рабочими органами компрессора, имеют зубья специального асимметричного профиля. Процесс сжатия газа происходит в ходе вращения роторов. Ведущий ротор имеет четырехзаходпый винт, ведомый шестизаходный.Камера всасывания и камера нагнетания имеют специально спрофилированные окна, через которые происходит всасывание газа в полости винтов и выхлоп сжатого газа в патрубок нагнетания.

     В ходе сжатия газа в рабочую полость  винтов впрыскивается масло, необходимое для смазки, снижения температуры и уменьшения внутренних перетечек сжимаемого газа. Впрыск масла в полость сжатия обеспечивает обильную смазку винтов. Поэтому при передаче вращения от ведущего ротора к ведомому допущен непосредственный контакт зубьев роторов.

      Из  компрессора масловоздушная смесь поступает в сепаратор "масло-газ" (С_мг), где происходит отделение газа от масла. Очищенный от масла газ из сепаратора "масло-газ" поступает в конечный сепаратор (С_к), где из скомпримированного газа выпадают сконденсировавшиеся жидкие углеводороды. Из конечного сепаратора газ поступает в нагнетательный газопровод и по нему потребителям (подогреватель и Миннибаевский ГПЗ).

      В состав компрессорной установки  входит блок охладителей масла (2 воздушных маслоохладителя). Масло из сепаратора "масло-газ" (С_мг) под давлением нагнетания через блок маслоохладителей и фильтры вновь поступает на впрыск в компрессор.

     Осевые  усилия, действующие на роторы, воспринимаются радиально-упорными шариковыми подшипниками качения. Радиальные нагрузки воспринимаются роликовыми подшипниками качения. Масло для смазки подшипников подается через сверления в корпусных деталях компрессора.

      Компрессор  оснащен торцевыми уплотнениями, которые находятся под давлением  масла и таким образом предотвращают  возможность перетечек рабочего газа из полости роторов в подшипниковые камеры компрессора.Насос, обеспечивающий подачу масла в подшипники и уплотнения, установлен на крышке компрессора соосно с ведомым ротором компрессора и приводится во вращение с помощью ведомого ротора через зубчатую обойму.

     При автоматической остановке компрессора  загорается световое табло и подается звуковой сигнал.

     Автоматическая  система сигнализации СТМ-10 - контролирует уровень загазованности рабочей зоны компрессорной. Датчики прибора устанавливаются в местах возможного выделения газа. Газосигнализатор СТМ-10 обеспечивает подачу предупреждающего светового и звукового сигналов в операторную при концентрации горючих газов 20 % , и аварийного - при концентрации 50 % от нижнего концентрационного предела воспламенения.

3.Проектирование системы управления контроля КУКПН

3.1 Анализ существующих систем АСУТП

Для сравнения  приведем краткое описание систем Simatic WinCC , TRACE MODE, OpenSCADA, DeltaV.

    Simatic WinCC (Windows Control Center) — система HMI, программное обеспечение для создания человеко-машинного интерфейса, составная часть семейства систем автоматизации Simatic, производимых компанией Siemens AG. Работает под управлениемоперационных систем семейства Microsoft Windows и использует базу данных Microsoft SQL Server (начиная с версии 6.0). Основные возможности WinCC:

• Визуализация техпроцесса (Graphic Designer)
• Конфигурирование и настройка связи с контроллерами различных производителей (Tag Management)
• Отображение, архивирование и протоколирование сообщений от технологического процесса (Alarm Logging)
• Отображение, архивирование и протоколирование переменных (Tag Logging)
• Расширение возможностей системы за счет использования скриптов на языках ANSI C,VBS и VBA
• Проектирование системы отчетности (Report Designer)
• Взаимодействие с другими приложениями, в том числе и по сети, благодаря использованию стандартных интерфейсов OLE, ODBC и SQL обеспечивает простую интеграцию WinCC во внутреннюю информационную сеть предприятия.
• Простое построение систем клиент-сервер.
• Построение резервированных систем.
• Расширение возможностей путем использования элементов ActiveX.
• Открытый OPC-интерфейс (OLE for Process Control).
• Взаимодействие с пакетом Simatic Step 7.

     TRACE MODE  — инструментальный программный комплекс класса SCADA HMI, разработана компанией AdAstra Research Group, Москва в 1992 году. Предназначена для разработки программного обеспеченияАСУТП, систем телемеханики, автоматизации зданий, систем учета электроэнергии (АСКУЭ, АИИС КУЭ), воды, газа, тепла, а также для обеспечения их функционирования в реальном времени. Начиная с версии 4.20 (1995) TRACE MODE обладает функциями для программирования промышленных контроллеров.

TRACE MODE состоит из инструментальной  системы и из набора исполнительных  модулей (рантаймов). В Инструментальной системе создается набор файлов, который называется «проектом TRACE MODE». С помощью исполнительных модулей TRACE MODE проект АСУ запускается на исполнение в реальном времени на рабочем месте диспетчера или оператора.

Особенностью TRACE MODE является «технология единой линии программирования», то есть возможность разработки всех модулей АСУ при помощи одного инструмента. Технология единой линии программирования позволяет в рамках одного проекта создавать средствачеловеко-машинного интерфейса, системы учета ресурсов, программировать промышленные контроллеры и разрабатывать web-интерфейс. Для этого в инструментальную систему TRACE MODE встроены специализированные редакторы. Среди них:

• Редактор графических мнемосхем;
• Редактор экранных панелей;
• Редактор программ на визуальном языке FBD (стандарт МЭК 6-1131/3);
• Редактор программ на визуальном языке SFC (стандарт МЭК 6-1131/3);
• Редактор программ на визуальном языке LD (стандарт МЭК 6-1131/3);
• Редактор программ на процедурном языке ST (стандарт МЭК 6-1131/3);
• Редактор программ на процедурном языке IL (стандарт МЭК 6-1131/3);
• Редактор шаблонов документов;
• Построитель связей с СУБД;
• Редактор паспортов оборудования (EAM);
• Редактор персонала (HRM);
• Редактор материальных ресурсов (MES);

Исполнительные  модули TRACE MODE имеют разные функции  в зависимости от их роли в АСУ  ТП. Основными исполнительными модулями программы являются:

• Монитор реального времени — МРВ;

• Монитор реального времени+ — МРВ+;
• Монитор реального времени+ с сервером документирования — ДокМРВ+;
• Double Force МРВ+ — 2 МРВ+ с горячим резервированием;
• Монитор реального времени+ с поддержкой GSM/GPRS — GSM МРВ+;
• Клиентский модуль NetLink Light;
• Веб-сервер TRACE MODE — TRACE MODE DataCenter;
• Исполнительные модули для промышленных контроллеров — Micro TRACE MODE;

• OpenSCADA — свободная система диспетчерского контроля и сбора данных (SCADA-система). Основными свойствами системы являются: открытость, многоплатформенность, модульность и масштабируемость. Система OpenSCADA предназначена для сбора, архивирования, визуализации информации, выдачи управляющих воздействий, а также других родственных операций, характерных для полнофункциональной SCADA-системы. Основой системы является модульное ядро.

В зависимости  от того, какие модули подключены, система  может выполнять как функции различных серверов, так и функции клиентов клиент-серверной архитектуры. Архитектура системы позволяет реализовывать распределённые клиент-серверные системы любой сложности.

Для достижения высокого быстродействия, за счёт сокращения времени коммуникаций, архитектура объединяет функции распределённых систем в одной программе.

    Верхний уровень системы (второй уровень) - уровень  оперативно-технологического персонала (верхний уровень АСУ УПТБ), организован на базе SCADA-системы RSView32 фирмы Rockwell Automation. С использованием средств RSView32  на данном уровне осуществляется:

• оперативный контроль текущего состояния и режима работы УПТБ;
• формирование человеко-машинного интерфейса;
• выдача уставок и настроек регуляторам и алгоритмам управления;
• ведение технологической базы данных реального времени и исторической базы данных;
• формирование и выдача отчетных документов;
• обмен информацией с другими уровнями системы;
• защита информации от несанкционированного доступа;
• протоколирование событий;
• расчет технологических параметров;
• дистанционное управление исполнительными механизмами.

     Реализация  функций осуществляется сменным  оперативно-технологическим персоналом с автоматизированного рабочего места (АРМ) на базе персонального компьютера.  

3.2. Обоснование выбора системы DeltaV.

   Современный операторский интерфейс. Интерфейс оператора DeltaV для RS3 предоставляет мощную среду для управления технологическим процессом со встроенными свойствами простого доступа к информации. Общие действия оператора целостны и интуитивно понятны. Стандартная панель и детальные экраны обеспечивают целостную операторскую философию для всех модулей.   Тотальный контроль тэгов RS3 и DeltaV с одной операторской станции. Со средой оператора DeltaV для RS3 одна операторская станция может быть использована для мониторинга и управления тэгами RS3 и DeltaV. Стандартный операторский «рабочий стол» в соответствии с философией управления и предпочтениями по управлению заказчика.

    Расширение  системы RS3 со станциями и контроллерами DeltaV. Как только управляющая сеть DeltaV включена, система управления может быть расширена с помощью контроллеров и одсистемы ввода/вывода DeltaV. Тэги DeltaV могут быть отображены на экране среды оператора DeltaV для RS3. Кроме того, тэги RS3 и DeltaV могут быть скомбинированы на одном и том же экране.  Мониторинг состояния вашей установки и технологического оборудования.  Приоритетность алармов, их индикация и координация фокусируют оператора на наиболее важных алармах. Строка алармов обеспечивает постоянный обзор и доступ к алармам наивысшего приоритета; таким образом, обеспечивается оповещение об алармах, генерируемых как RS3, так и DeltaV.

Для расширения возможностей Среды оператора DeltaV для станции RS3, могут быть добавлены следующие опции.

• Управляющая программа Batch (до 250 ТПУ). Выполняет и составляет технологический маршрут ваших рецептур и ресурсов.
• Интерфейс Оператора Batch. С помощью графического интерфейса оператора можно запускать, контролировать рецептуры и управлять их функционированием.
• Автонастройщик. Позволяет настраивать контур управления, не нарушая хода технологического процесса.
• Диагностика. Мощный инструмент, позволяющий мгновенно определить исправность системы DeltaV.
• Двух-мониторная рабочая станция. Два экрана лучше чем один для мониторирования процесса.
• Журнал Событий. Запись событий, таких, как алармы и вносимые оператором изменения, и хранение их в этой базе данных.

• Надстройка Excel. Обеспечивает доступ к оперативной информации и помещает ее в электронную таблицу Excel.
• Foundation fieldbus и система DeltaV. Доступ к статусу и данным диагностики устройств fieldbus  и контроль их эксплуатационных параметров.
• Студия рецептур. Возможность конфигурирования рецептуры (вместе с формулами) и формирование шагов для успешной организации периодических производственных процессов.

    АСУ ТП КС-24 реализована на программно-технических средствах системы RS3 фирмы Fisher-Rosemount. Система автоматизации RS3 – это распределенная система управления, объединяющая в единую индустриальную сеть различные интеллектуальные модули ввода-вывода, контроллеры и графическую станцию, базирующуюся на персональном компьютере. Эта станция позволяет представить измеряемые параметры и текущее состояние контролируемого объекта в графической форме, удобной для восприятия оператором. Все операции контроля и управления выполняются по мнемосхемам. Специфические отчеты и графики генерируются по запросу или автоматически через определенные промежутки времени.

      Взаимодействие с датчиками и   исполнительными устройствами осуществляется  через аналоговые и цифровые  модули позволяющие реализовывать  функции ПИД - регулирования, а  также дискретные сигналы, которые используются для контроля за состоянием запорной арматуры, пусковых схем электроприводов насосных агрегатов, различных сигнализаторов и т.д. В качестве большинства датчиков используют датчики давления и температуры фирмы Fisher- Rosemount, имеющие помимо аналогового выходного сигнала, цифровой сигнал по HART - протоколу обмена.

    Система автоматизации «RS3» включает в  себя:

• Консоли управления, состоящие из двух мониторов со специальными операторскими клавиатурами;
• Главный модуль электроники, содержащий основные электронные компоненты, платы ввода-вывода, модули памяти, программные модули;
• Распределенные модули УСО (устройства сопряжения с объектом).

• Структурная схема управления приведена на рисунке 1.

    Рис. 1. Структурная схема АСУТП КС-24

В состав нижнего  уровня системы входят следующие  основные компоненты:

• управляющие процессоры FlexLogix со встроенным коммуникационным портом  RS232;
• коммуникационная плата – 1788-DNBO - адаптер сети DeviceNet;
• коммуникационная плата – 1788-ENBT – адаптер сети Ethernet;
• система ввода/вывода семейства FLEX I/O для дискретных и аналоговых сигналов;
• источники бесперебойного питания: MGE UPS и DC-UPS.

    Таким образом, можно отметить, что система  обеспечивает два уровня оперативного управления установкой: нижний и верхний.

     АСУТП КС-ТТП строится как система централизованного  контроля и управления технологическими процессами с распределённой иерархической  структурой. Включает в свой состав систему автоматического управления (САУ) и систему противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ).

     Верхний уровень – уровень оперативного технологического персонала, предназначен для контроля и автоматизированного  управления технологическими процессами, выдачи на нижний уровень заданий, команд дистанционного управления исполнительным механизмам, ведения истории технологического процесса.

     На  верхнем уровне также реализован интерфейс с вышестоящим интеграционным уровнем для осуществления интеграции объекта автоматизации в общую интегрированную систему управления технологическими процессами (ИАСУ ТП).

     Нижний  уровень – уровень автоматического  управления, реализован на базе современных  программируемых логических контроллеров (ПЛК). На нижнем уровне выполняются  функции автоматического контроля, управления, регулирования и противоаварийной защиты.

Нижний  уровень АСУ включает в свой состав две функциональные системы –  систему автоматического управления (САУ) технологическими процессами и  систему противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ).

Система ПАЗ имеет одноуровневую функционально  законченную структуру для контроля и противоаварийной автоматической защиты технологическими процессами. Система ПАЗ физически объединена с системой САУ нижнего уровня, то есть реализована на общих с САУ ПЛК.