Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

Подписываем
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Рабочая зона
Системное
дерево
Панель
инструментов
Условные сокращения.
АВР автоматическое включение резерва;
АРМ автоматизированное рабочее место;
АСУ автоматизированная система управления;
АСУ ПТ автоматизированная система управления пожаротушением;
АСУ ТП автоматизированная система управления технологическим процессом;
БРУ блок ручного управления;
ВВ высоковольтный выключатель;
ЗРУ закрытое распределительное устройство;
ИБП источник бесперебойного питания;
КТС комплекс технических средств;
МН магистральный нефтепровод;
МНА магистральный насосный агрегат;
МНС магистральная насосная станция;
МПСА микропроцессорная система автоматики;
НБ нефтебаза;
НП наливной пункт;
НПС нефтеперекачивающая станция;
ОПС охранно-пожарная сигнализация;
ПДК предельно-допустимая концентрация;
ПЛК программируемый логический контроллер;
ПНА подпорный насосный агрегат;
ПНС подпорная насосная станция;
ПО программное обеспечение;
ППКОП прибор приемно-контрольный охранно-пожарный;
ПС пожарная сигнализация;
РВС резервуар вертикальный стальной;
РВСП резервуар вертикальный стальной с понтоном;
РВСПК резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей;
РГС резервуар горизонтальный стальной;
РП резервуарный парк;
САР система автоматического регулирования;
СИКН система измерений количества и показателей качества нефти;
СОУЭ система оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях;
ССВД система сглаживания волн давления;
УСО устройство связи с объектом;
ЭД электродвигатель;
[1] Содержание. [2] ВВЕДЕНИЕ. [2.1] Термопреобразователь сопротивления ТСМ 320М [2.2] 1. предпроизводственные затраты. [2.3] 2. единовременные затраты, связанные с приобретением (изготовлением) и установкой технических средств системы (создание технической базы). [2.4] 3. текущие затраты, имеющие место при функционировании и эксплуатации системы. [2.5] Предпроизводственные затраты включают в себя стоимость различных работ, связанных с подготовкой АСУ пожаротушением и промышленной эксплуатацией. Они обычно распределены во времени и могут выполняться несколькими организациями. Необходимо учитывать все затраты, независимо от времени их возникновения и организации, где эти затраты имеют место. [2.6] Следует учитывать, что в определенных случаях в стоимость проектных работ могут включаться капиталовложения, необходимые для приобретения специальных технических средств, потребных для экспериментальных работ. [2.7] 1.Расчет предпроизводственных затрат. [2.8] Заработная плата на разработку. [2.9] Заработная плата инженера 25 000 руб. в месяц [2.10] Заработная плата экономического консультанта 35 000 руб. в месяц [2.11] Заработная плата дипломного руководителя 70 000 руб. в месяц [2.12] Рассчитаем заработную плату экономического консультанта и дипломного руководителя с учетом времени их работы. Для этого вычислим их ставку за час работы. [2.13] Ставка экономического консультанта = 35 000руб./144ч = 243 руб/час [2.14] Ставка дипломного руководителя = 70 000руб./144ч = 486 руб/час [2.15] Время, которое инженер работал над созданием системы, составляет 4 месяца, экономический консультант - 4 часа, а время работы дипломного руководителя составляет 20 часов, следовательно, заработная плата за все время разработки системы составляет: [2.16] Заработная плата экономического консультанта 972 руб [2.17] Заработная плата дипломного руководителя 9 720 руб [2.18] Итого: [2.19] Σ 1 по зар/плате = 25 000 *4 + 972 + 9 720 = 110 692 руб. [2.20] Единый социальный налог составляет 30% и равняется 33 208 руб. [2.21] Σ 1 с учетом ЕСН = 104 008 + 31 202 = 143 900 руб. [2.22] Затраты, связанные с созданием технической базы АСУ пожаротушением. При создании АСУ пожаротушением необходимы значительные средства для приобретения и изготовления оригинальных технических средств. Они включают в себя: затраты на изготовление всех специальных технических средств и затраты на приобретение универсальных технических средств. Техническая база строится на основе центрального оборудования (установленном на вычислительном центре) и периферийного оборудования (установленного в соответствующих службах). [2.23] 2.Расчет затрат на создание разрабатываемой системы [2.24] Таблица 14.1. Стоимость оборудования АСУ пожаротушением. [2.25] Функционирование АСУ пожаротушением невозможно без установленного на нём программного обеспечения, поэтому в затраты на приобретение комплекса необходимо включить и стоимость программного обеспечения (ПО). [2.26] Таблица 14.2. Стоимость программного обеспечения [2.27] Программное обеспечение
[2.28] Количество
[2.29] Стоимость [2.30] Программное обеспечение Concept [2.31] 1 [2.32] 302 564 [2.33] Программное обеспечение IFix [2.34] 1 [2.35] 453 978 [2.36] Итого [2.37] 756 542 [2.38] Таким образом затраты на создание технической базы АСУ пожаротушением представляют собой сумму затрат на оборудование АСУ и затрат на программное обеспечение: [2.39] Зтех.базы = 3 530 788 руб + 756 542 = 4 287 330 руб. [2.40] Должность [2.41] Колличество [2.42] Заработная плата, руб [2.43] Слесарь КИПиА [2.44] 1 [2.45] 25 000 [2.46] Оператор [2.47] 1 [2.48] 30 000 [2.49] Начальник смены [2.50] 1 [2.51] 40 000 [2.52] Инженер АСУТП [2.53] 1 [2.54] 50 000 [2.55] Итого : [2.56] Σ 2 по зар/плате = 25 000+30 000+40 000+50 000 = 145 000 руб. [2.57] Σ 2 с учетом ЕСН = 145 000*1.3 = 188 500 руб. [2.58] Суммарная зар/плата за год равняется: [2.59] 3.2. Затраты на электроэнергию. [2.60] Потребляемая мощность контроллеров 250 Вт/час [2.61] Потребляемая мощность АРМа 300 Вт/час [2.62] Прочие 600 Вт/час [2.63] Суммарная потребляемая мощность системой составляет: [2.64] Σ = 2*250 + 2*300 + 600 = 1700 Вт/час [2.65] Цена за кВт x час = 2,12 руб. [2.66] Зэ = Σ * ЦкВт * 24*365 = 31 571 руб. [2.67] Таблица 14.4. Стоимость основного оборудования РП. [2.68] Таблица 14.5. Стоимость нефти в резервуарах. [2.69] Выплаты в случае гибели человека составляют 1 000 000 руб. [3] Список использованной литературы. [4] Приложения |
Развитие нефтегазовой промышленности сегодня в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования эксплуатации и обслуживания систем трубопроводного транспорта из отдаленных регионов в промышленные центральные районы страны.
Оптимальный режим эксплуатации магистральных нефтепроводов заключается в максимальном использовании их пропускной способности при минимальных энергозатратах. В значительной степени этот режим определяется работой нефтеперекачивающих станций (НПС), устанавливаемых по трассе нефтепровода. Длина участков нефтепровода между НПС рассчитывается исходя из расчетов гидравлического сопротивления и привязки станции к населенным пунктам, источникам водоснабжения, электроэнергии и т.д.
Нефтеперекачивающая станция предприятие трубопроводного транспорта, служащее для перекачки сырой нефти или нефтепродуктов. НПС сооружаются на нефтяных промыслах, нефтеперерабатывающих заводах, нефтебазах и магистральных нефтепроводах.
На магистральном нефтепроводе различают:
Головная НПС располагается вблизи нефтяных сборных промыслов или нефтеперерабатывающих заводов и предназначается для приёма нефти или нефтепродуктов и для обеспечения их дальнейшей перекачки по трубопроводу. Все объекты, входящие в состав перекачивающих станций, можно разделить на две группы:
К первой группе относят:
В зависимости от исполнения электродвигателей, установка насосов и электродвигателей может быть осуществлена в общем зале или в разных залах насосной. Если двигатели в насосной установлены в невзрывобезопасном исполнении, то между залами насосных агрегатов и электродвигателей имеется разделительная стенка.
Ко второй группе относят:
Головные НПС являются наиболее ответственной частью всего комплекса магистрального трубопровода и во многом определяют его работу в целом. На них выполняют следующие основные технологические операции:
Кроме того, производят внутристанционные перекачки (перекачку из резервуара в резервуар, перекачку при зачистке резервуаров и т. д.). На головных станциях можно производить подкачку нефти или нефтепродуктов с других источников поступления, например с других трубопроводов.
Промежуточные НПС предназначены для повышения давления перекачиваемой жидкости в трубопроводе. Они имеют в своем составе в основном те же объекты, что головные перекачивающие станции, но вместимость их резервуаров значительно ниже, либо они отсутствуют (в зависимости от принятой схемы перекачки). Отсутствуют на промежуточных НПС узлы учета, подпорная насосная (при отсутствии резервуарного парка).
НПС «Рязань» является головной станцией. Она расположена в конце нефтепровода «Горький Рязань 1» (диаметром 700мм.) и «Горький Рязань 2» (диаметр 500мм.)
Часть нефти НПС отправляет на Рязанский нефтеперерабатывающий завод через систему учета нефти для осуществления коммерческих расходов. Также нефть через магистральный нефтепровод отправляется на Московский НПЗ.
В состав технологических сооружений НПС «Рязань» с рабочим давлением до 6,3 МПа входит:
В состав резервуарного парка входят:
Резервуары №№ 4,5,6 являются рабочими, а №№3,7 аварийного сброса.
Цилиндрические резервуары вертикальные РВСП-10000.
Стальные резервуары служат для хранения нефти и нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива, керосина, мазута), технических спиртов, аммиачной воды, сахарных сиропов сжиженных газов и других жидкостей, в том числе как резервуары для топлива, нефтяные резервуары.
Резервуар вертикальный стальной объемом 10000 м³ может быть в двух исполнениях: без понтона (РВС-10000) и с понтоном (РВСП-10000).
Рис. 1.1. Конструкция резервуара РВСП.
Резервуар РВСП-10000 состоит из следующих основных конструктивных элементов:
Таблица 1.1. Технические характеристики резервуара.
Резервуар РВСП-10000 |
|
Параметры |
Значения |
Объем, м³ |
10000 |
Диаметр, мм |
28500 |
Высота, мм |
17880 |
Днище резервуара РВСП-10000 |
|
Толщина центральной части, мм |
5 |
Толщина окраек, мм |
10 |
Количество окраек |
16 |
Марка стали |
09Г2С-12 |
Стенка резервуара РВСП-10000 |
|
Количество поясов |
12 |
Марка стали |
ВСт3пс4 |
Масса конструкций резервуара РВСП-10000, кг |
|
Стенка |
120924 |
Днище |
30898 |
Крыша |
54648 |
Лестница |
1680 |
площадки на крыше |
5019 |
люки и патрубки |
2595 |
комплектующие конструкции |
2986 |
каркасы и упаковка |
21484 |
Общая масса |
240243 |
Рис. 1.2. Конструкция резервуара РВСП.
Основными элементами резервуаров с плавающей крышей являются:
Конструкция понтона резервуара РВСП-10000.
Для резервуаров большого объема применяются алюминиевые однодечные понтоны. Конструкция понтона из алюминия состоит из настила, трубчатых поплавков, балок жесткости и опорных стоек. Настил соединяется в единую поверхность с помощью системы балок, которая не только обеспечивает герметичность соединений, но и создает совместно с поплавками необходимую жесткость всей конструкции.
Рис. 1.3. Конструкция понтона для резервуара РВСП.
Понтон алюминиевый состоит из: 1) настил, 2) верхняя балка, 3) нижняя балка, 4) поплавок, 5) периферийная юбка, 6) периферийный затвор, 7) противоповоротное устройство, 8) люк-лаз, 9) кабель заземления, 10) дренажное устройство, 11) стационарная опора, 12) направляющая резервуара, 13) затвор направляющей.
Для опирания на днище резервуара понтон оснащен плавающими опорными стойками, которые в зависимости от требований могут быть постоянной и переменной высоты.
Цилиндрические резервуары вертикальные РВСП-20000 и РВСП-5000.
Резервуары РВСП-20000 и РВСП-5000 аналогичные по конструкции и не имеют существенных отличий от РВСП-10000, за исключением объема 20000м3 и 5000м3 соответственно.
Агрегатом на НПС называют двигатель, подключенный к насосу.
Электродвигатель ВАОВ2-560 M4
Электродвигатель является ключевым звеном в механизме, обеспечивая его работоспособность.
Рис. 1.4. Внешний вид электродвигателя ВАОВ2-560 M4.
Электродвигатель взрывозащищенный серии ВАОВ - асинхронный трехфазный с короткозамкнутым ротором обдуваемый. Применяются такие электродвигатели для привода нефтяных подпорных насосов типа НПВ.
Таблица 1.2. Структура условного обозначения.
ВАОВ |
взрывозащищенный асинхронный обдуваемый вертикальный |
2, 3 |
номер серии |
450, 560, 630, 710, 800 |
условная высота оси вращения |
S, M, L, LA, LB |
условная длина станины |
4, 6 |
число полюсов |
Асинхронный электродвигатель представляет собой устройство, работающее за счет переменного тока, преобразуя электрическую энергию в механическую. В этом устройстве частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля. Бесперебойная и надежная работа асинхронного двигателя обеспечивается соблюдением необходимых условий: высота над уровнем моря, на которой работает двигатель, не должна превышать 1000 м; температура окружающей среды варьируется от -40 до +40°С; относительная влажность воздуха не должна превышать 90% (при температуре +25°С), запыленность воздуха для закрытых двигателей менее 10 мг/м3, 2мг/м3 для защищенных.
Для нестандартных условий производятся двигатели особого исполнения. Взрывозащищенные асинхронные электродвигатели исключают возможность взрыва за счет заключения элементов двигателя, напрямую взаимодействующих с электричеством, во взрывонепроницаемую оболочку. Такая оболочка выдерживает давление взрыва внутри, не давая ему выйти в окружающую среду.
Таблица 1.3. Технические характеристики электродвигателя ВАОВ2-560 M4.
Входные параметры |
|
Тип сети |
трехфазная 4-х проводная |
Номинальное входное напряжение |
6000 В |
Рабочий диапазон входных напряжений |
4800-6300 В |
Частота входного напряжения |
50 Гц |
Выходные параметры |
|
Номинальная мощность |
400 кВт |
Синхронная частота вращения |
1500 об/мин |
cos Ф |
0,88 |
КПД (при номинальной нагрузке) |
95,0 % |
Iпуск/Iном |
6,0 А |
Момент инерции двигателя / ротора |
28 кг * м2 |
Конструктивное исполнение |
|
Исполнение по взрывозащите |
1ExdIIBT4 |
Способ охлаждения |
ICA 0151 |
Конструктивное исполнение по способу монтажа |
IM 4011 |
Степень защиты (двигателя / коробки выводов) |
IP54 |
Габариты (ДхВхШ) |
1150х2005х1520 мм |
Масса (исполнение IM1001) |
3400 кг |
Насос НПВ-600-60
Вертикальный электронасосный агрегат с центробежным одноступенчатым насосом с рабочим колесом одностороннего входа. Предназначен для перекачивания нефти и нефтепродуктов с температурой от -5 до +80 0С с содержанием механических примесей не более 0,05% по объему, размером частиц до 0,2 мм. Насос с предвключенным шнековым рабочим колесом. НПВ - нефтяные подпорные вертикальные электронасосные агрегаты используются для подачи нефти от нефтехранилищ к насосам типа НМ с целью создания кавитационного запаса, необходимого для их работы.
Таблица 1.4. Технические характеристики насоса НПВ-600-60.
Параметр |
Значение |
Подача, м³/ч |
600 |
Напор, м |
60 |
Допускаемый кавитационный запас, м |
4 |
Частота вращения, об/мин |
1485 |
Мощность насоса, кВт |
127.4 |
КПД насоса, % |
77 |
Тип насоса |
НПВ |
Рис. 1.5. Габариты насоса НПВ-600-60 .
Задвижка 30с907нж ДУ 300 клиновая с выдвижным шпинделем.
Рис. 1.6. Внешний вид задвижки ДУ 300 .
Таблица 1.4. Технические характеристики задвижки ДУ 300.
Задвижка |
30с907нж Ду 300 |
Ру |
25 атм |
Диаметр задвижки |
300 мм |
Диапазон температуры рабочей среды |
от -40 до 425 °C |
Присоединение к трубопроводу |
при помощи фланцев |
Управление |
под привод |
Материал корпуса задвижки |
сталь углеродистая |
Задвижка Ду 300 предназначена как для выполнения перекрытия, так и регулирования потока рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу. Допускается использование задвижки для работы с такими средами, как вода, пар, газы, нефть и нефтепродукты.
Задвижка Ду 300 диаметром прохода 300 мм относится к арматурам больших диаметров прохода. Такая арматура используется главным образом на магистральных трубопроводах, как правило, изготавливается мелкими сериями или по индивидуальным заказам.
Задвижки присоединяются к трубопроводам с применением фланцев или при помощи сварки. Данная задвижка 30с907нж крепится при помощи сварки, такое соединение является более надежным.
Управление работой задвижки происходит через электропневматический позиционер.
Электропневматический позиционер RYT-1350.
Рис. 1.7. Внешний вид позиционера RYT-1350.
Электропневматический позиционер RYT-1350 обеспечивает точное управление положения крана (затвора) в соответствии с токовым сигналом 4-20 mА, подаваемым на его вход от внешней системы управления. Он имеет встроенную электронную схему, обеспечивающую ПД управление, устраняющее автоколебания. В дополнение позиционер снабжен дополнительным аналоговым датчиком обратной связи.
Преимущества:
Технологический процесс перекачки осуществляется согласно утвержденным технологическим картам нефтепровода и технологическим режимам перекачки. Нефть из магистральных нефтепроводов «Горький Рязань 1» (диаметром 700мм.) и «Горький Рязань 2» (диаметром 500мм.) поступает на вход НПС, где установлена секция предохранительных клапанов «по давлению». В случае аварийного превышения давления происходит разрыв мембран, и излишек нефти сбрасывается в резервуар аварийного сброса. При исправной работе этого не происходит, и нефть направляется в блок фильтров-грязеуловителей. Там нефть очищается от механических примесей, парафино - смолистых отложений, посторонних предметов. Между предохранительными клапанами и фильтрами-грязеуловителями также находится блок приема систем очистки и диагностики. Этот блок необходим для извлечения из магистрального нефтепровода различных «скребков» и оборудования для исследования повреждений трубы. В обычном режиме узел приема СОД отключен. Далее существует несколько вариантов работы нефтеперекачивающей станции:
Очищенная после узла ФГУ нефть, минуя резервуарный парк, поступает на подпорные насосные агрегаты. Подпорные насосные агрегаты №1 и №3 являются основными, а №2 и №4 - резервными. Количество подпорных насосов находящихся в работе зависит от количества магистральных насосов находящихся в работе. Основная цель подпорных насосов это предотвращение явления кавитации. Далее нефть поступает в магистральную насосную. Магистральные насосные агрегаты №1 и №3 являются основными, а №2 и №4 - резервными. На агрегатах в магистральной насосной установлено множество датчиков. Это, прежде всего первичные преобразователи температуры, которые устанавливаются на сам насос:
Также первичные преобразователи температуры устанавливаются на электродвигатель:
Первичные преобразователи «скорость\ускорение» находятся на всех перечисленных выше подшипниках. Чувствительный элемент устанавливается непосредственно на подшипнике, его выходной сигнал преобразуется в электрический и передается на контроллер для дальнейшей обработки. При достижении заранее определенного максимального значения вибрации подшипников насоса или электродвигателя контроллером формируется сигнал блокировки насоса и электродвигателя, который поступает на исполнительный механизм клапана, перекрывающего поток нефти.
Благодаря всем этим датчикам мы можем в самой начальной стадии обнаружить и устранить неисправность.
После магистральной насосной нефть поступает в узел регулирования давления, на выходе которого установлен датчик давления. Сигнал с него поступает на модули ввода/вывода, затем на контроллер, который формирует управляющее воздействие и управляет работой регулирующих задвижек. Кроме давления на выходе также измеряется расход нефти покидающей НПС.
Основным отличием от перекачки без использования резервуара является то, что после блока фильтров-грязеуловителей нефть попадает в основной резервуар №1. Далее процесс аналогичен предыдущему. Правда теперь возникает проблема перелива или полного опустошения резервуара. Для ее решения в основной резервуар №1 и резервный резервуар №2 устанавливаются датчики уровня.
Если уровень в резервуаре №1 превысит установленную максимальную отметку, то у оператора сработает сигнализация и начнется автоматическое заполнение резервуара №2. Если же и второй резервуар заполнится полностью, то станция автоматически перейдет в режим перекачки « без использования резервуарного парка»
Если уровень в резервуаре №1 опустится ниже минимальной установленной отметки, то у оператора сработает сигнализация и начнется автоматическое опустошение резервуара №2 . Если же уровень и во втором резервуаре опустится ниже минимальной установленной отметки, то станция автоматически перейдет в режим перекачки «без использования резервуарного парка»
Этот режим аналогичен перекачке «через резервуары», за исключением отключенной подпорной насосной и отключенной магистральной насосной.
В этом режиме нефть не поступает в резервуары. Все остальные блоки работают.
При заполнении и опустошении резервуаров очень важны показания датчиков уровня для избегания перелива или полного опустошения резервуаров.
В данном разделе приводится описание датчиков и первичных преобразователей установленных на НПС. Описание датчиков пожара более подробное.
Рис. 3.1. Радарный уровнемер RTG 3900 REX в разрезе.
В отличие от уровнемеров буйкового типа, радарному уровнемеру не страшны налипания продукта: радарные измерения полностью бесконтактны, поэтому точный результат гарантирован. Приборы практически не нуждаются в техническом обслуживании и ремонте.
Радарный уровнемер излучает микроволновый сигнал по направлению к поверхности продукта. Он не имеет движущихся частей и контакта с жидкостью. Радарный сигнал отражается от поверхности жидкости и возвращается на антенну. Излучение представляет сигнал с непрерывно изменяющейся частотой. При распространении сигнала по направлению к поверхности жидкости и обратно от поверхности жидкости к антенне он смешивается с сигналом, излучаемым в данный момент. Т. к. сигнал, отраженный от поверхности, и сигнал, излучаемый к поверхности, имеют различную частоту, то в результате наложения получается разностный сигнал с низкой частотой. Разница в частоте между излучаемым и отраженным сигналом пропорциональна расстоянию до поверхности жидкости. Этот метод называется методом частотно-модулированной непрерывной волны FMCW.
Преимущества:
Таблица 3.1. Технические характеристики уровнемера RTG 3900 REX.
Диапазон измерения |
Погрешность |
Выходной сигнал |
0,8...20 м |
±0.5 мм |
4..20 мА |
Рис. 3.2 Внешний вид термопреобразователя ТСПУ Метран-276.
Термопреобразователь ТСПУ Метран-276 могут применяться во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных
смесей газов, паров, горючих жидкостей с воздухом категории IIС, групп Т1Т6 по ГОСТ Р 51330.1199.
Предназначены для измерения температуры нейтральных и агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким. Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика измерительный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что дает возможность построения АСУТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.
Таблица 3.2. Технические характеристики термопреобразователя ТСПУ Метран-276..
Диапазон измерения |
Погрешность |
Выходной сигнал |
-50..150оС |
±0.25 оС |
4..20 мА |
Рис. 3.3. Внешний вид вибропреобразователя ВК-310С.
Вибропреобразователь ВК-310С - пьезоэлектрический акселерометр со встроенной электроникой. Измеряемый параметр - истинное среднеквадратическое значение (СКЗ) виброскорости.
Таблица 3.3. Технические характеристики вибропреобразователя ВК-310С.
Диапазон преобразования по СКЗ виброскорости |
Диапазон рабочих частот |
Диапазон рабочих температур |
Выходной сигнал |
0,1...30 мм/c |
10...1000 Гц |
-30 ... +80 °С |
4..20 мА |
Рис. 3.4. Датчик уровня ПМП-022: А - внешний вид, Б - конструкция, В - расположение датчика в резервуаре (применены три датчика для дублирования).
Датчик уровня предназначен для контроля верхнего уровня нефти, нефтепродуктов в резервуарах с плавающей крышей (понтоном).
Датчик состоит из направляющей в виде трубы с герконом и корпуса цилиндрической формы, изготовленного из стали и имеющего крышку, крепящуюся посредством резьбы. Труба припаяна к корпусу, в котором вварен кабельный ввод. Направляющее имеют пружину и подвижный магнит. С помощью троса пружина соединена с металлическим грузом.
Для герметизации корпуса в области соединения с крышкой используется резиновая прокладка, в области кабельного ввода (уплотнение кабеля) - резиновая втулка.
Посредством фланца (гайки, резьбового штуцера) к верхней стенке резервуара (люку, крышке) крепится датчик. В зависимости от длины торса, выбираемой при монтаже, регулируется уровень срабатывания.
Принцип действия: Сжимая пружину, подвешенный на тросе груз, отводит магнит вниз и его поле не действует на геркон. При заполнении резервуара, находящийся на поверхности понтон поднимает груз, который в свою очередь разжимает пружину, подводя магнит к геркону и вызывая его переключение.
Таблица 3.4. Технические характеристики датчика уровня ПМП-022.
Длина троса, м |
Верхний неконтролируемый уровень, м |
Погрешность, мм, не более |
Выходной сигнал |
По заказу |
0,8 |
±10 |
0,01..200 мА |
Рис. 3.5. Внешний вид: А - датчик ПМП-152, Б - корпус датчика со снятой крышкой.
Датчик уровня предназначен для:
Устройство: Датчик состоит из направляющей - трубы Ø18 (сталь 12Х18Н10Т), приваренной к стальному цилиндрическому корпусу с крышкой, заворачиваемой по резьбе. На направляющей находятся свободно перемещаемые поплавки со встроенным магнитом, ход которых ограничен хомутами. В направляющей находится металлический стержень, на котором крепятся платы с герконами (магниточувствительными герметичными контактами) с помощью винтов. Число плат с герконами соответствует числу контрольных уровней. Платы можно перемещать по стержню для изменения значений контрольных уровней.
Для повышения нагрузочной способности датчика, как вариант исполнения, используются электронные модули: транзисторный (DC24) или симисторные (АС24, АС220), которые не требуют отдельного питания. Выходные каскады размещаются на плате в виде 1 ... 4 сегментов - по числу контрольных уровней, которая расположена в корпусе датчика (рис. 2). Герметизация корпуса датчика при монтаже обеспечивается применением резиновой прокладки (соединение крышки с корпусом), резиновой втулки (уплотнение кабеля в кабельном вводе).
Принцип работы датчика основан на применении герконов, изменяющих свое состояние под воздействием магнитного поля. Поплавок со встроенным магнитом перемещается по направляющей, и при достижении контрольного уровня вызывает замыкание (размыкание) геркона. Дальнейший ход поплавка ограничен хомутом.
Таблица 3.5. Технические характеристики датчика уровня ПМП-152
Длина направляющей, max, мм |
Погрешность установки уровня, мм |
Выходной сигнал |
6000 |
±2 |
0,01..200 мА |
Назначение:
Измерение температуры поверхности подшипников и твердых тел.
Рис. 3.6. Вид термопреобразователя сопротивления ТСМ 320М.
Конструктивные особенности:
Термопреобразователь состоит из чувствительного элемента, защитной арматуры и соединительного кабеля. Чувствительные элементы термопреобразователя предназначены для преобразования изменения температуры измеряемой среды в изменение электрического сопротивления. Чувствительные элементы изготавливаются из медного микропровода в виде каркасной намотки.
Таблица 3.6. Технические характеристики ТСМ 320М
Диапазон измеряемых температур, 0С |
Номинальная статическая характеристика преобразования |
Выходной сигнал, мА |
от - 60 до 180 |
50М |
4..20 мА |
АСУ резервуарного парка НПС предназначена для исключения перелива резервуара, чрезмерного опустошения, а так же превышения максимально допустимой скорости заполнения или опустошения резервуара. Все это может привести резервуар в негодность. АСУ повышает оперативность и качество принятых решений при возникновении подобных ситуаций, обеспечения безаварийной эксплуатации оборудования, повышения безопасности для людей и материальных ценностей.
Автоматизированная система управления резервуарным парком включает следующие функциональные подсистемы:
Система автоматики пожаротушения состоит из:
На дублирующий АРМ пожарообнаружения выводится информация, аналогичная АРМ пожаротушения. Управление автоматическими системами тушения пожаров с дублирующего АРМ не предусматривается
Конструктивно шкафы УСО 3.1, УСО 3.2 и КЦ представляют собой шкафы стандарта «Евромеханика» с габаритными размерами 2000х800х800 мм.
АСУ резервуарным парком НПС реализует следующие функции:
Исходя из особенностей технологического процесса необходимо применять достаточно функциональный и надежный контроллер с возможностью резервирования.
Построим систему на основе средств Schneider electric. Её технические средства позволяют учесть все вышесказанное.
Рис. 4.1. Структурная схема автоматизации резервуарного парка.
Центральное процессорное устройство (ЦПУ).
Контроллер фирмы Schneider electric, Modicon Quantum - 140, 140CPU53414А
Рис. 5.1. Внешний вид 140CPU53414А.
Quantum включает сбалансированный центральный процессор, способный обеспечить максимальную производительность при работе с логическими инструкциями и инструкциями с плавающей запятой.
Пользовательская логика IEC 2,5 Mбайт;
Пользовательская логика LL984 64 Кслов;
Расширенная память 96 Кбайт;
Регистр 0...57 Kслов;
3 распределенная;
Для систем, где требуется крупные узлы ввода-вывода удаленного монтажа, высокая производительность ввода-вывода и совместимость с действующими удаленными устройствами ввода-вывода Modicon, в ПЛК Quantum предлагается решение с архитектурой удаленного ввода-вывода (RIO).
Благодаря сетевой технологии удаленного ввода-вывода S908 данная архитектура совместима с действующими системами устройств ввода-вывода Modicon, включая модули ввода-вывода серии 800, 200 и Sy/Max. Для снижения затрат на монтаж в новой системе можно сохранить установленные устройства этого типа.
Рис. 6.1. Варианты подключения адаптера RIO 140 CRP 932 00.
В RIO применяется схема с коаксиальным кабелем, которая обеспечивает значительную протяженность до 5км с кабелем категории V, которая возрастает при использовании опционального волоконнооптического кабеля. Это высокопроизводительная сеть, работающая со скоростью 1,544 Mбит/сек. И обеспечивающая высокое быстродействие при передаче данных ввода-вывода. Кабельная система RIO состоит из линейной магистральной линии с ответвлениями и ответвительными кабелями до каждого отдельного удаленного узла. В сети можно сконфигурировать 31 удаленный узел. Каждый узел может поддерживать до 128 слов ввода-вывода (64 входных слова/64 выходных слова).
Ответвитель MA-0185-00 требуется каждому узлу системы для электрической изоляции от магистрали и защиты системы от рассогласования полного сопротивления и отсоединения кабеля. Для обеспечения корректной работы между узлом и магистралью требуется сигнал интенсивностью не менее 14 дБ. Снижение интенсивности сигнала на магистральном кабеле при его прохождении через ответвление составляет менее 1 дБ. Суммарная интенсивность сигнала головного процессора RIO составляет 35 дБ. Все кабельная проводка не должна превышать этот системный предел.
Рис. 6.2. Варианты подключения адаптера RIO 140 CRP 932 00 через ответвитель MA-0185-00.
ПЛК Modicon Quantum имеет архитектуру распределенного ввода-вывода (DIO), которая обеспечивает экономически выгодные и универсальные решения для управления и контроля сигналов ввода-вывода в крупномасштабных системах. В архитектуре DIO Quantum используются такие же модули ввода-вывода, что и в подсистеме локального и удаленного ввода-вывода. Недорогая витая пара позволяет снизить затраты на монтаж. В каждом узле используется специальный адаптер узла DIO со встроенным блоком питания.
Адаптеры узла DIO Quantum специально предназначены для связи модулей ввода-вывода с головным процессором посредством экранированной витой пары. Адаптер узла так же обеспечивает питание ввода-вывода (максимум 3 А) от источника питания на 24 В пост. т. Или 115/230 В перем. т. Узлы DIO могут также запитываться от стандартных модулей питания Quantum 8 A, и тогда встроенный блок питания на 3 А адаптера узла не используется.
Узел DIO меньше узла RIO, однако, возможно использование большего числа узлов DIO, которые могут размещаться на большей площади, чем сеть RIO. RIO поддерживает линейную конфигурацию длиной до 4500 м, а архитектура DIO − до трех головных сетевых узлов на один ЦПУ при длине до 1800 м на одну сеть (с повторителями RR85). Длину сети можно еще увеличить, если использовать волоконно-оптические повторители.
Архитектура DIO основана на технологии Modbus Plus. Сеть DIO может поддерживать 32 узла на расстоянии более 500 м, с помощью повторителей длину сети DIO можно увеличить до 2000 м, а количество узлов до 64. DIO поддерживает три сети: поддержка одной встроена в ЦПУ, а двух других обеспечивается установкой на шасси Quantum дополнительных модулей сетевого интерфейса 140 NOM 211 х0 или 140 NOM 212 x0. При использовании трех сетей DIO один ЦПУ может поддерживать 189 узлов ввода-вывода. DIO можно устанавливать вместе с RIO в одной системе ЦПУ для обработки значительного большего числа точек ввода-вывода.
В сети DIO могут использоваться все устройства, поддерживающие Modbus Plus. Например, к сети DIO можно подключить панель программирования для контроля и устранения неисправностей работающей системы управления с удаленного узла без применения отдельного канала связи. Кроме того, к сети можно подключать устройства человеко-машинного интерфейса, такие, как PanelMate Plus или FactoryMate Plus, для снижения количества требуемых сетей в системе. Распределенные системы могут иметь устройства человеко-машинного интерфейса на удаленных станциях без применения отдельных каналов связи или локального контроллера, что позволяет существенно сократить затраты на аппаратное обеспечение и монтаж.
Рис. 6.3. Типовая многосетевая система распределенного ввода-вывода.
Modbus Plus можно использовать в качестве полевой шины для сети распределенного ввода-вывода под управлением ЦПУ Quantum. Ведущее устройство Modbus Plus (модуль 140 NOM 21• или ЦПУ Quantum со встроенным интерфейсом Modbus Plus) должно находиться в головном узле сети. Модуль 140 CRA 211 •• должен находиться в каждом узле распределенного ввода-вывода сети. Модуль CRA используется как адаптер распределенного ввода-вывода и блок питания узла, поэтому дополнительный модуль блок питания не требуется. Каждый узел DIO может иметь адресацию по 30 входным и 32 выходным словам.
Рис. 6.4. Внешний вид модуля 140 NOM 212 00.
На лицевой панели модуля 140 NOM 212 00 расположены следующие компоненты:
1 - номер и цветной код модели;
2 - светодиоды:
Ready (зеленый);
Fault (красный);
Pwr ok (зеленый);
Modbus + (зеленый);
Error A (красный);
Error B (красный);
3 - съемная навесная дверца с этикеткой для обозначений пользователя;
4 - микровыключатель;
5 - порт Modbus;
6 - порт Modbus Plus.
Таблица 6.1. Характеристики модуля головного узла 140 NOM 212 00.
Модель |
140 NOM 212 00 |
Назначение |
Интерфейс головного узла DIO для витой пары |
Соединительный кабель |
С резервированием |
Порты связи |
1 Modbus (RS 232) 2 Modbus Plus (RS 485) |
Слова |
30 вх. / 32 вых. |
Потребляемый ток по шине |
780 мА |
Рассеяние мощности |
4 Вт |
Скорость передачи данных |
1 Мбит/с |
Опция горячего резерва обеспечивает высокую надежность ЦПУ Quantum, которая требуется для особо ответственных систем. Центральной позицией в системе является резервный контроллер вторая система Quantum, имеющая конфигурацию, идентичную основной системе управления, а также специальные модули горячего резерва, установленные на шасси обеих систем. В резервном контроллере используется высокоскоростная волоконно-оптическая линия связи для постоянного контроля текущего состояния системы основного контроллера. В случае непредвиденного отказа основного контроллера система управления автоматически переключается на резервный. Выполнение критических процессов в сети удаленного ввода/вывода не прерывается из-за неисправности аппаратной части контроллера. В результате обеспечивается более высокая производительность и сокращение простоев.
В начале каждого сканирования основного контроллера текущий регистр и таблица состояния ввода-вывода передаются на резервный контроллер по надежной и высокоскоростной волоконно-оптической линии связи.
При переключении на резерв резервный контроллер принимает управление системой с обновленным состоянием входов-выводов и регистров, при этом выполняется плавный контролируемый переход с минимальным влиянием на технологический процесс. После переключения резервный контроллер становится основным, а при возврате отключенного контроллера в исправное состояние он возвращается в режим резерва.
В большинстве случаев необходимо, чтобы в двух контроллерах находились программы с идентичной логикой. Сравнение пользовательской логики на двух контроллерах производится при запуске и выполнении. По умолчанию резервный контроллер переходит в автономный режим, если выявляется несовпадение логики. Для обеспечения высокой эксплуатационной готовности во время обслуживания у пользователя имеется возможность работы при несоответствии логики. Если в процесс необходимо внести незначительные изменения, их можно осуществить, не затрагивая резервирование.
Если в резервном контроллере нет прикладной программы, то ее можно скопировать с основного контроллера. Копирование программы сводится к простой процедуре, состоящей из двух действий, при этом используется клавишный переключатель и кнопка обновления на лицевой панели резервного контроллера. Для выполнения этой операции обслуживающему персоналу не требуется панель-программатор.
Рис. 6.5. Внешний вид модуля 140 CHS 110 00.
На лицевой панели модуля горячего резерва 140 CHS 110 00 расположены следующие компоненты:
1 - номер и цветной код модели;
2 - светодиоды:
Ready (зеленый) - завершена пусковая диагностика модуля, мигание указывает на ошибки в передаче;
Com Act (зеленый): связь с шиной ввода-вывода, мигание указывает на ошибки в передаче;
Primary (зеленый): модуль управляет процессом;
Com Err (красный): указывает на ошибки в передаче или на разрыв соединений;
Standby (желтый): модуль находится в режиме резервирования, мигание указывает на обновление;
3 - съемная навесная дверца с этикеткой для обозначений пользователя;
4 - переключатели;
5 - микровыключатель;
6 - кнопка обновления;
7 - разъем передающего волоконно-оптического кабеля;
8 - разъем приемного волоконно-оптического кабеля.
Топология кабельных систем горячего резерва.
Система горячего резерва управляет узлами ввода-вывода в сети удаленного ввода-вывода (RIO). На локальных шасси каждого основного и резервного контроллера должны иметься ЦПУ Quantum, модуль адаптера головного узла RIO и модуль горячего резерва 140 CHS 110 00. Ответственный ввод-вывод не должен осуществляться на локальном шасси, поскольку он не будет переключаться при переходе основного управления с одного контроллера на другой.
Два модуля горячего резерва 140 CHS 110 00 соединены друг с другом специальным волоконно-оптическим кабелем. Этот канал связи позволяет резервному контроллеру отслеживать текущий статус системы основного контроллера. Соединение двух модулей адаптеров головного узла RIO с магистральным кабелем RIO выполняется с помощью разветвителя MA-0186- 100.
Рис. 6.6. Схема подключения модуля горячего резерва 140 CHS 110 00.
Таблица 6.2. Характеристики модуля горячего резерва 140 CHS 110 00.
Модель |
140 CHS 110 00 |
Электростатический разряд |
8 кВ (по воздуху), 4 кВ (между контактами) |
Совместимость программного обеспечения |
ProWORX NxT 2.0 или Concept, версия 2.0 и выше |
Порты для волоконно- оптического кабеля |
1 для передачи 1 для приема |
Скорость передачи данных модуля CHS |
10 мегабод |
Время переключения |
13 - 48 мс (переход управления к модулю горячего резерва после обнаружения сбоя основного модуля) |
Кабель между системами Quantum |
3 м, волоконно-оптический |
Потребляемый ток |
700 мА |
Рис. 6.7. Внешний вид модуля 140 CPS 114 20.
Таблица 6.3. Характеристики модуля питания 140 CPS 114 20.
Требования к входному питанию |
|
Входное напряжение |
93...138 или 170...276 перем. тока |
Входная частота |
47...63 Гц |
Входной ток |
|
при 230 В пер. т. |
0,6 A |
при 115 В пер. т. |
1,1 A |
Пусковой ток |
|
при 230 В пер. т. |
19 A |
при 115 В пер. т. |
38 A |
Номинальная мощность |
130 ВA |
Нелинейное искажение |
Менее 10% от основного эффективного значения |
Выход на шину |
|
Напряжение |
5,1 В пост. т. |
Ток |
8 A при 60 C0 |
Таблица 6.4. Характеристики модуля ввода 140 DDI 364 00.
Модель |
140 DDI 364 00 |
Количество входов |
96 |
Количество групп |
6 |
Количество точек в группе |
16 |
Входное напряжение постоянного тока, |
24В |
Требования к адресации |
96 точек или 6 слов |
Напряжение в состоянии вкл. |
постоянный ток + 15 ... + 30В |
Напряжение в состоянии откл |
постоянный ток - 3 ... + 5В |
Ток в состоянии вкл. |
Не менее 2,5 мA |
Ток в состоянии откл. |
Не более 0,7 мA |
Рис. 6.8. Внешний вид модуля 140 ACI 040 00.
Таблица 6.5. Характеристики модуля ввода 140 ACI 040 00.
Модель |
140 ACI 040 00 |
Количество каналов |
16 дифференциальных или 16 однопроводных с внешней связью |
Рабочий диапазон |
0...25 мA, 0...20 мA, 4,0...20 мA |
Разрешение |
0...25000 единиц 0...16000 единиц (по умолчанию) 0...4095 единиц |
Требования к адресации |
17 входных слов |
Потребляемый ток по шине |
360 мА |
Задачами САУ пожаротушения являются:
Достижение поставленных целей осуществляется за счет внедрения автоматизированной системы управления пожаротушением на базе современных микропроцессорных систем и программно - технических комплексов.
САУ пожаротушения предназначена для автоматизации пожаротушения и контроля за пожарным состоянием следующего технологического оборудования:
САУ пожаротушением выполняет автоматизированный контроль параметров пожарной безопасности, характеризующих исправную работу технологического оборудования и НПС в целом.
Система пожарной автоматики контролирует возникновение пожара в защищаемых помещениях. Управление насосами пожаротушения осуществляется в автоматическом режиме.
При пожаре происходит аварийное отключение магистральных насосных агрегатов, закрытие задвижек магистральных агрегатов, отсекающих НПС от нефтепровода, остановка вспомсистем.
Система АСПТ включает в себя несколько подсистем:
Подсистема обнаружения пожаров.
Подсистема обнаружения пожаров совокупность технических средств, предназначенных для формирования сигнала «Пожар».
Для обнаружения пожаров предусматриваются следующие пожарные извещатели:
Извещатель пламени ИПЭС предназначен для обнаружения пламени на ранних стадиях пожара до появления заметного роста температуры и задымления и выдачи аварийного сигнала на шкаф УСО 1.2П. Угол зрения ИПЭС составляет 90. ИПЭС работает в условиях солнечной засветки и вблизи любых нагретых предметов. Извещатель преобразует электромагнитное излучение пламени в электрический сигнал.
Извещатель ИП212-5СВ «ДИП-3СВ» предназначен для обнаружения очагов загораний, сопровождающихся появлением дыма.
Прием информации и обработка сигналов пожарных извещателей производится программируемыми логическими контроллерами.
Формирование режима «Пожар» в АСУ ПТ и запуск автоматических систем тушения пожаров осуществляется при срабатывании двух и более пожарных извещателей защищаемого объекта.
Срабатывание одного пожарного извещателя сопровождается звуковой и световой сигнализацией в операторной МДП.
Для дистанционного запуска автоматической системы тушения пожара применяются адресные пусковые устройства, которые установлены у эвакуационных выходов МНС на общей конструкции с кнопкой «Стоп МНС».
Подсистема контроля и управления.
Подсистема контроля и управления АСУ ПТ совокупность технических средств для контроля и управления технологическим процессом тушения пожара.
Подсистема контроля и управления обеспечивает:
Подсистема извещения о пожаре.
Подсистема извещения о пожаре АСУ ПТ совокупность технических средств для формирования и передачи сигнала «Пожарная тревога» в операторную МДП.
Подсистема извещения о пожаре реализуется посредством установки на защищаемых объектах ручных пожарных извещателей.
Подсистема извещения о пожаре обеспечивает включение селективного сигнала «Пожарной тревоги» в операторной МДП на АРМ посредством звуковой и световой сигнализации.
По сигналу «Пожарная тревога» производится запуск подсистемы оповещения о пожаре. Запуск систем тушения пожаров от ручных пожарных извещателей не предусматривается.
Ручные пожарные извещатели установлены снаружи (у входов) защищаемых зданий и на открытых площадках регуляторов давлений и откачки утечек.
Подсистема оповещения о пожаре.
Подсистема оповещения о пожаре АСУ ПТ совокупность технических средств, предназначенных для своевременного сообщения обслуживающему персоналу объекта о возникновении пожара и необходимости эвакуации.
Подсистема оповещения о пожаре III типа реализуется посредством установки на защищаемых объектах звуковых, речевых и световых пожарных оповещателей.
Подсистема оповещения о пожаре предусматривает подачу звукового сигнала (сирены), речевого сигнала (передача специальных текстов) и включается при срабатывании подсистемы извещения о пожаре и систем тушения пожаров.
Защищаемые помещения: насосный зал, электрозал, маслоприямок МНС, помещение маслосистемы.
Так же речевые оповещатели ставятся у входа в МДП.
У каждого входа в здания оборудованных системами тушения высокократной пеной предусматриваются табло: «Пожар», «Пена не входить», «Автоматическое пожаротушение отключено». У выхода табло: «Пожар», «Пена уходи».
В данном разделе приводится описание датчиков пожара более подробное.
ИП 101-1 ИПЦЭС извещатель тепловой адресный цифровой.
ИПЦЭС предназначен для работы в составе систем автоматических установок пожаротушения и пожарной сигнализации с целью контроля температуры в местах установки технологического оборудования насосных станций магистральных нефтепроводов, резервуарных парков, наливных эстакад (электрооборудование подгрупп IIA, IIB, IIC температурных классов Т1 Т4 по ГОСТ Р 51330.13-99).
ИПЦЭС предназначен для преобразования значений температуры в цифровой код и выдачи результатов измерений на прибор приемно-контрольный пожарный (ППКП) по стандартному каналу связи RS-485. При достижении температуры срабатывания ИПЦЭС формирует извещение о пожаре.
ИПЦЭС не является средством измерения.
ИПЦЭС состоит из термопреобразователя сопротивления взрывозащищенного ТСМ 012-36.62 РГАЖ.2.821.012.02 ТУ и преобразователя адресного цифрового.
Температура срабатывания ИПЦЭС соответствует классам А2 и C согласно требованиям НПБ 85-2000, указанным в таблице 8.1
Таблица 8.1. Классы температуры срабатывания ИП 101-1 ИПЦЭС.
Класс извещателя (датчик) |
Температура среды, оС |
Температура срабатывания, оС |
||
Условно нормальная |
Максимально нормальная |
Минимальная |
максимальная |
|
А2 |
25 |
50 |
54 |
70 |
С |
55 |
80 |
84 |
100 |
Таблица 8.2. Характеристики ИП 101-1 ИПЦЭС.
Диапазон преобразуемых значений температуры контролируемой среды |
от минус 60 до 150 °С |
Тепловая инерция |
не превышает 6 с |
Схема подключения |
четырехпроводная |
Питание |
от источника постоянного тока напряжением (24 ± 6) В |
Потребляемый ток |
не превышает 0,1 А |
Средняя наработка на отказ |
не менее 60 000 ч |
Средний срок службы |
не менее 10 лет |
АСУ пожаротушением НПС предназначена для исключения возникновения пожара, повышения оперативности и качества принятия решений при возникновении пожароопасных ситуаций, обеспечения безаварийной эксплуатации оборудования, повышения пожарной безопасности для людей и материальных ценностей.
Автоматизированная система управления пожаротушением выполнена как самостоятельная и независимая система.
Автоматизированная система управления пожаротушением включает следующие функциональные подсистемы:
Система автоматики пожаротушения состоит из:
На дублирующий АРМ пожарообнаружения выводится информация, аналогичная АРМ пожаротушения. Управление автоматическими системами тушения пожаров с дублирующего АРМ не предусматривается
Конструктивно шкафы УСО 1.1П, УСО 1.2П и ППКП представляют собой шкафы стандарта «Евромеханика» с габаритными размерами 2000х800х800 мм.
АСУ пожаротушением НПС реализует следующие функции:
Исходя из особенностей технологическго процесса необходимо применять достаточно функциональный и надежный контроллер с возможностью резервирования.
Построим систему на основе средств Schneider electric. Её технические средства позволяют учесть все вышесказанное.
Рис. 9.1. Структурная схема автоматизации.
Центральное процессорное устройство (ЦПУ).
Контроллер фирмы Schneider electric, Modicon Quantum - 140, 140CPU53412А
Рис. 10.1. Внешний вид 140CPU53412А.
Quantum включает сбалансированный центральный процессор, способный обеспечить максимальную производительность при работе с логическими инструкциями и инструкциями с плавающей запятой.
Пользовательская логика IEC 2,5 Mбайт;
Пользовательская логика LL984 64 Кслов;
Расширенная память 96 Кбайт;
Регистр 0...57 Kслов;
3 распределенная;
Модули 140 CRP 932 00, 140 CHS 110 00, 140 CPS 114 20, 140 ACI 040 00, 140 DDI 364 00 и 140 DDO 364 00 описаны выше в п. 6.
Модули TCP/IP Modbus Ethernet серии Quantum сочетают в себе три открытых сетевых стандарта: Ethernet, TCP/IP и Modbus. Ethernet является мировым стандартом, который поддерживается широким набором изделий и услуг других фирм. Протокол TCP/IP также является стандартом де-факто для Ethernet и основой дальнейшего развития Интернет-технологий. Ethernet вместе с широко распространенным протоколом Modbus обеспечивает исключительную открытость, универсальность и эффективность. Для разработки изделий, соответствующих данному стандарту, не требуется патентованных наборов микросхем или лицензионных платежей.
Сетевая система Ethernet TCP/IP обеспечивает следующие возможности:
• одноранговую связь между контроллерами;
• широкая реализация компонентов в специализированных торговых точках;
• установление связи с контроллерами по внутренней сети предприятия, глобальной корпоративной сети или даже Интернету;
• пользовательское программирование контроллеров Quantum;
• интегрированная связь между контроллерами и хост-системой;
• использование для передачи данных носителя, который поддерживается отделами АСУ, информационных технологий и административно-информационных систем (IT/MIS).
Одноранговую связь между двумя ЦПУ Quantum по сети TCP/IP Modbus Ethernet можно установить путем:
• установки модулей Ethernet на локальном шасси Quantum с ЦПУ и блоком питания;
• конфигурирования IP-адресов модулей TCP/IP Ethernet и соответствующих параметров;
• соединения модулей TCP/IP Ethernet при помощи концентратора Ethernet 10/100BaseT или 10/100BaseFX;
• программирования инструкции релейной логики MSTR для считывания или записи данных контроллера.
Рис. 11.1. Варианты подключения модуля TCP/IP Ethernet 140 NOE 771 00.
Модулями TCP/IP Ethernet ПЛК Quantum являются 140 NOE 771 00 (модуль сканирования входов-выходов) и 140 NOE 77110 (интегрированный Web-сервер). Оба модуля имеют кабельные порты RJ45 и ST, их можно использовать как с витой парой, так и с волоконно-оптическим кабелем.
Модуль 140 NOE 771 00 выполняет функции управления в реальном времени путем одноранговой передачи сообщений и сканирования ввода-вывода. В функции однорангового обмена используется имеющееся расширения конфигурации Modbus Peer Cop. Сканер ввода-вывода Ethernet поддерживает 4000 слов на входе и выходе, а также уставки полной IP адресации.
Рис. 11.2. Внешний вид «Радуга 2А».
Прибор приёмно-контрольный пожарный ППКП 019-128-1 "Радуга-2А" (далее ППКП) предназначен для приёма адресных извещений о срабатывании пожарных извещателей (ПИ), выдачи сигналов на пульт центрального наблюдения (ПЦН) и формирования групповых и адресных команд на включение устройств оповещения и пожарной автоматики (пожаротушения, дымоудаления и т.п.).
Область применения - автономная или централизованная пожарная сигнализация. Прибор является восстанавливаемым, обслуживаемым, многофункциональным, обеспечивающим адресный прием и передачу информации. Режим работы прибора - непрерывный круглосуточный.
ППКП построен по блочно-модульному принципу. Блок приемно-контрольный (БПК) ППКП работает совместно с теми же устройствами, которыми комплектуется и ППКП 019-128-2 "Радуга-4А":
- адресуемый сигнальный модуль (АСМ), осуществляющий передачу информации на БПК от активных ПИ. АСМ имеет две модификации: АСМ-1, представляющий собой плату для установки в розетку для подключения ПИ типа ИП212-3С, ИП212-5М и аналогичных и АСМ-2, представляющий собой розетку для подключения импортных ПИ типа 2151Е, 5451Е и аналогичных;
- адресуемый сигнальный блок (АСБ), осуществляющий передачу информации на БПК от подключенного к нему шлейфа сигнализации (ШС) с активными ПИ типа ИП212-3С, ИП212-5М, ИП212-7 и аналогичными, 2151Е, 5451Е и аналогичными, ПИ с контактами на размыкание типа ИП 105 и аналогичными, ручными ПИ типа ИПР и аналогичными;
- адресуемый исполнительный блок (АИБ), осуществляющий передачу команд от БПК на исполнительные устройства и имеющий два режима работы: с квитированием - АИБ(К), предназначенный для работы с устройствами пожарной автоматики (УПА), и без квитирования - АИБ(Н), предназначенный для работы с устройствами оповещения;
- адресуемыми исполнительными блоками оповещения (АИБ-О), осуществляющими передачу команд от БПК на систему речевого оповещения "Орфей" (АИБ-О по своему адресу, запрограммированному в БПК, выдает сигнал неисправности при неисправности системы речевого оповещения, т.е. работает как АИБ(К), а при переключении кнопкой ОПОВ режима запуска речевого оповещения аналогичен АИБ(Н)). АИБ-О также может передавать команды и на другие исполнительные устройства оповещения и УПА;
- блоками изоляции коротких замыканий (БИК), включаемыми в разрыв СЛ и предназначенными для отключения участков СЛ, в которых возникло короткое замыкание. Подключение нескольких БИК, распределенных равномерно по СЛ, позволяет локализовать и изолировать короткозамкнутые участки с минимальной потерей информационной емкости и обеспечить прием извещений от исправных участков СЛ.
- извещателем пожарным ИП212-45А;
- прибором приемно-контрольным и управления пожарным ППКУП 019-1-4 "Старт-4А" (далее ППКУП);
- прибором управления пожарным ПУ 019-1-1 "Старт", подключаемым к выходу АИБ или БПК.
Обмен информацией между БПК и адресуемыми устройствами и приборами осуществляется по двухпроводным сигнальным линиям (СЛ). Возможно объединение двух радиальных сигнальных линий в единую кольцевую, а также их разветвление с количеством лучей не более 8 в кольцевой СЛ или в каждой радиальной СЛ.
- 64 адреса для сигнальных устройств: АСМ (адреса с 1 по 64) и АСБ (адреса с 1 по 16 для группы 1, с 17 по 32 для группы 2, с 33 по 48 для группы 3, с 49 по 64 для группы 4);
- 64 адреса для исполнительных устройств - АИБ (адреса с 1 по 64).
Виды извещений: "Норма", "Предупреждение", "Внимание", "Пожар", "Обрыв СЛ", "Замыкание СЛ", "Перегрузка СЛ", "Неисправность адреса", "Отключение АИБ(К)", "Установка незапрограммированного АИБ(К)", "Неисправность АИБ(К)", "УПА", "Оповещение", "Неисправность резервного питания", "Резерв", "Разряд аккумулятора".
- ИП212-45А, подключаемых непосредственно в СЛ;
- ИП212-3С, ИП212-5М и аналогичных, подключаемых к АСМ-1 или к АСБ;
- 2151Е, 5451Е и аналогичных, подключаемых к АСМ-2 или к АСБ;
- ИП212-7 и аналогичных, подключаемых к АСБ;
- ИП105 и аналогичных, подключаемых к АСБ;
- ИПР и аналогичных, подключаемых к АСБ.
- способ включения СЛ (радиальные - при установленной перемычке Р/К на БПК, кольцевая - при снятой перемычке Р/К);
- количество и адреса АИБ(К), АИБ-О и/или ППКУП, установленных в каждой СЛ;
- количество и адреса устройств, работающих в режиме контроля каждой СЛ (в режиме контроля СЛ могут работать любые адресуемые устройства с адресом от 1 до 8).
В режиме "Предупреждение" формируется двухтональный звуковой сигнал, индицируются номер СЛ и адрес сработавших ПИ, сигналы на ПЦН и другие внешние устройства не выдаются.
Включение данного режима осуществляется с помощью соответствующих переключателей на АСМ и АСБ.
В режиме "Внимание" формируется двухтональный звуковой сигнал, индицируются номер СЛ, адрес сработавшего ПИ и информация о наличии АИБ(К) или ППКУП и возможности автоматического пуска исполнительных устройств по данному адресу.
В режиме "Внимание" прибор формирует сигнал "Пожар" на ПЦН, а также сигнал на внешние исполнительные устройства путём включения выходных цепей "Пожар N1" или "Пожар N2" (номер цепи соответствует номеру СЛ, в которой произошло срабатывание ПИ; при работе с кольцевой СЛ включается цепь "Пожар N1").
В режиме "Пожар", при установке автоматического пуска устройств оповещения, дополнительно к сигналам режима "Внимание" включаются два реле "Оповещение". Реле управляют автоматическими устройствами оповещения или дымоудаления, либо выключения вентиляции.
Прибор обеспечивает посылку в ручной ПИ сигнала, подтверждающего прием поданного им извещения о пожаре.
АИБ выдает команду на включение соответствующих устройств путем замыкания своих выходных цепей "Оповещение" или "УПА" с задержкой от 30 до 40 с или без задержки.
Прибор обеспечивает запрет на автоматическое включение УПА, подключенных к АИБ(К), с выдачей извещения "Неисправность" на ПЦН при нарушении (обрыве) цепи контроля данного АИБ(К).
Прибор обеспечивает запрет на автоматическое включение УПА, подключенных к АИБ(К), при нарушении (обрыве) цепи блокировки (открытой двери, включенной вентиляции и т.п.) данного АИБ(К).
Включение контроля цепи блокировки и цепи контроля осуществляется изъятием соответствующих перемычек П3 и П4 на АИБ(К).
При питании от резервного источника прибор формирует извещение о снижении его напряжения до 11,5±0,5 В с выдачей звукового сигнала "Разряд" и сигнала "Неисправность" на ПЦН.
При снижении напряжения резервного источника питания до 10,5±0,5 В прибор автоматически отключается, что предотвращает глубокий разряд аккумулятора.
- автоматическое тестирование элементов световой индикации и звуковой сигнализации;
- индикация общего количества принятых извещений о пожаре;
- индикация протокола пожаров и протокола неисправностей;
- индикация общего количества и адресов АИБ(К) в каждой из СЛ;
- индикация общего количества и адресов адресуемых устройств, работающих в режиме контроля каждой из СЛ.
Органы управления (кроме кнопок ЗВУК и ВРЕМЯ) защищены от несанкционированного доступа посторонних лиц электрическим замком с ключом доступа.
- информационное табло, состоящее из двух двухразрядных семисегментных индикаторов СОБЫТИЕ и АДРЕС;
- световые индикаторы НОРМА, НЕИСПР, ПОЖАР, УПА-ЗАПУСК, УПА-ОТКЛ, ОПОВ-ЗАПУСК, ОПОВ-ОТКЛ, СЛ1, СЛ2, РЕЗЕРВ.
- БПК от минус 25 до плюс 40 С, при верхнем значении относительной влажности 93 % при 40 С и более низких температурах;
- АСМ, АСБ, АИБ, АИБ-О, БИК от минус 40 до плюс 55 С, при верхнем значении относительной влажности 93 % при 40 С и более низких температурах.
Рис. 11.3. Конструкция «Радуга 2А».
Основными конструктивными элементами БПК являются основание 1; крышка 2; лицевая панель 3; плата 4 модуля приемно-контрольного (МПК) с контактными колодками Х1 - 5, Х2 - 6, Х3 - 7 и Х4 - 8, предохранителями 9 цепи питания 24 В - F1 (1 А), цепи подключения аккумулятора - F2 (1 А), выхода "12 В" F3 (0,5 А), а также с перемычками 10; датчик 11 вскрытия; аккумуляторная батарея 12, крепящаяся к основанию 1 скобой 13; модуль коммутационный (МК) 14 подключения внешних силовых цепей (напряжением до 220 В) с контактными колодками Х5 - 15 подключения цепей "Оповещение" к двум реле Р1 и Р2 с переключающими контактами, контактными колодками Х6 - 16 подключения сети 220 В и предохранителями F1 и F2 (0,5А) - 17 по цепи питания 220 В; клемма защитного заземления 18; отверстие 19 для ввода проводов с напряжением 220 В и два паза 20 для ввода низковольтных цепей.
- перемычка Р/К (устанавливается или снимается перед программированием прибора; установлена при работе с радиальными СЛ, снята при работе с кольцевой СЛ);
- перемычка ПР (устанавливается для входа в режим программирования, в дежурном режиме снята).
- перемычка ЗП (устанавливается на несколько секунд для включения прибора при питании от источника 12 В (аккумулятора) и отсутствии напряжения в сети 220 В).
Программа среднего уровня АСУ пожаротушением осуществляет контроль и управление технологическими процессами с учетом всех режимов работы станции. Данная программа написана в среде разработки программного обеспечения для контроллеров Modicon фирмы Schneider Automation - Concept версии 2.5, с использованием IEC языков программирования: Структурированный текст (ST) и Диаграмма функциональных блоков (FBD).
Concept содержит следующие IEC языки программирования: диаграмма функциональных блоков (FBD), лестничная диаграмма (LD), диаграмма последовательного управления (SFC), список команд (IL) и структурированный текст (ST), а также Modsoft-ориентированную лестничную диаграмму (LL984).
Управляющая программа создается из секций согласно логической структуре. Внутри секции используется только один язык программирования. Базисными элементами языка программирования являются FBD согласно IEC функций и функциональные блоки, которые являются связываемыми логическими единицами.
При работе с различными языками программирования доступны специальные редакторы: FBD-редактор, LD-редактор, SFC-редактор, IL-редактор, ST-редактор, LL984-редактор.
Каждый редактор имеет индивидуально разработанное меню и инструментальную панель. При создании секции выбирается редактор, в котором будет проходить работа.
В дополнение к языку программирования имеются также зависимые от него следующие редакторы: редактор типов данных, редактор переменных, редактор данных ссылок. Эти редакторы делают доступными различные функции независимо от языка программирования.
Структура программы станции начинается с названия проекта, двойной щелчок мыши по которому вызывает появление конфигурации данного проекта.
Программа станции состоит из следующих модулей (Рис. 12.1.):
где Initial - секция в которой выполняется первоначальная инициализация переменных программы;
CmdNPSProc - секция обработки общестанционных команд (отключение\включение вспомсистем, установка дистанционного и местного режима станции);
ModBusPlusProc секция диагностики сети ModBuss Plus.
OIPProc - секция обработки и переописания аналоговых сигналов, сглаживания, определение недостоверности сигнала, анализ сигнала на превышения (занижения) уставок;
RedefineIn секция входного переописания сигналов;
LimitProtects группа секций обработки предельных параметров, по которым происходит
Рис. 12.1. реакция (включение/отключение) оборудования;
LimitSignProc - секция обработки сигнализаций по предельных параметров;
Simulatoin секция симуляции сигналов магистральных агрегатов, задвижек, вспомогательных систем для проверки алгоритмов работы систем без подключенных полевых датчиков;
MainProc секция описывает действия, выполняемые при возникновении пожара;
ValvesProc - секция управления задвижками;
VSGroup группа секций управления вспомогательными системами;
AlarmsProc секция управления сиренами;
DataForPeerCop - секция, в которой формируется область сигналов передаваемых на контроллер другой станции посредством системы PeerCop;
Raduga секция, которая взаимодействует с прибором приемно-контрольным пожарный «Радуга 2А»;
IPCESES секция осуществляет прием и обработку данных с датчиков ИП1011- А2 «ИПЦЭС».
DiagnoProc секция диагностики корзин СА и входных/выходных модулей.
RedefineOut секция переописания дискретных выходных сигналов;
Рис. 12.2. Окно конфигурирования контроллера.
Секция Initial подготовки данных для выполнения программы.
Первоначальная инициализация переменных программы производится в секции Initial, в которой имеются три основные переменные: slInitDone, slInitVar и и slStartProgram. Эти переменные разделяют программу секции на три части конструкциями IF … THEN.
В конструкции переменной slInitDone выполняется одноразовая инициализация переменных: коэффициенты, флаги, уставки таймеров, ссылки аналоговых сигналов, параметры модуля чтения информации по интерфейсу RS-485 и др. В данной конструкции также производится отключение секций обработки защит и аналоговых параметров. Это необходимо для того, чтобы загрузить с верхнего уровня все уставки и технологические максимумы/минимумы аналоговых параметров.
Конструкция переменной slInitVar необходима для того, чтобы после первональной загрузки программы в контролер (загрузки без функции Upload) проинициализировать временные уставки и параметры агрегатов и задвижек.
Конструкция переменной slStartProgram необходима для того, чтобы после загрузки уставок в контроллер включить секции обработки защит путем установки в RDE листе среды разработки Concept переменной slStartProgram в единицу. Такой подход позволяет ускорить загрузку уставок в контроллер (т.к. не обрабатываются защиты), а также избежать появления большого числа ложных оперативных сообщений на верхнем уровне от сравнения с нулевыми или неверными уставками.
Кроме операций описанных выше в секции Initial выполняется синхронизация времени контроллера с системой отображения верхнего уровня или с системой телемеханики, а также выполняется отсчет по таймерам. Отсчет по таймерам выполняется блоком TMR_BLK30. Блок читает в начале каждого цикла выполнения программы (скана) системное время и выдает на выход mSecBlk разницу между значением времени в начале предыдущего скана и текущим временем в миллисекундах. На выход SecBlk поступают импульсы c интервалом 1 секунда. Данные отсчеты полученные от блока TMR_BLK30 используются блоком обработки таймеров TMR_MAIN30. На вход BLK блока подается переменная mSecBlk или SecBlk, в зависимости от миллисекундного или секундного отсчета. На вход PT блока подается значение временной уставки в миллисекундах или секундах.
Каждому таймеру в управляющей программе соответствует уникальный номер и управляющее слово ET в следующем формате:
Биты с 0 по 13 значение времени отсчитываемое с момента запуска таймера. В момент запуска таймера значение времени равно уставке PT. Далее из содержимого битов 0-13 вычитается значение на входе BLK.
Бит 14 блок выставляет значение «1», если значение битов 0-13 слова ET стала равна 0 (срабатывание таймера). Значение «1» снимается блоком в начале следующего скана.
Бит 15 запись в бит значения «1» является сигналом для запуска таймера. Бит 15 снимается одновременно с выставлением «1» в бит 14 или принудительно из управляющей программы.
Если слово ET приравнять нулю, то таймер сбросится принудительно.
Синхронизация и установка времени в контроллере производится с помощью блока SET_TOD. Блок предназначен для установки системного времени контроллера с АРМ инженера или телемеханики.
При установке входа S_PULSE с «0» в «1» с помощью переменной SetTimeDay (адрес 0:000002) может производится коррекция системного времени контролера.
Переменная SetWeekDay (адрес 4:00017) привязана ко входу D_WEEK и служит для установки дня недели.
Переменная SetMonthReg (адрес 4:00011) привязана ко входу MONTH и служит для установки месяца года.
Переменная SetDayReg (адрес 4:00012) привязана ко входу DAY и служит для установки числа месяца.
Переменная SetYearReg (адрес 4:00013) привязана ко входу YEAR и служит для установки года.
Переменная SetHourReg (адрес 4:00014) привязана ко входу HOUR и служит для установки часа в сутках.
Переменная SetMinuteReg (адрес 4:00012) привязана ко входу MINUTE и служит для установки минут.
Переменная SetSecondReg (адрес 4:00012) привязана ко входу SECOND и служит для установки секунд.
Выход TOD_CNF блока выдает «1», если системные часы определены и блок готов к установке времени. Если на выходе блока значение «0», значит либо не найдены системные часы, либо идет процесс установки системного времени.
В секции также производится контроль работы главного компьютера. Контроль реализован с помощью таймера. Управляющее слово таймера контроля работы главного компьютера находится в массиве InitialTimers с индексом [1]. С помощью переменной vuMainCompCnt устанавливается номер ведущего компьютера.
Секция OipProc обработка аналоговых параметров.
В секции OIPProc используется программный блок AIP. Блок AIP имеет тип OIP и предназначен для обработки входных аналоговых сигналов.
Блок AIP имеет следующие входа:
iBBSign : сигнализация.
IDMes : начальный номер оперативных сообщений.
MaxAI : Количество обрабатываемых аналоговых сигналов.
AIBegin : начальный адрес массива ссылок на аналоговые сигналы в 4-й области.
DTBegin : начальный адрес массива ссылок на уставки в 4-й области.
iAIIndex : индекс входного аналогового параметра для записи уставок.
iAIIndex2 : подтверждение завершения записи уставок по данному входному аналоговому параметру(равен индексу параметра).
iAOIndex : индекс выходного аналогового параметра для записи уставок.
iAOIndex2 : подтверждение завершения записи уставок по данному выходному аналоговому параметру(равен индексу параметра).
iwPoint : адрес (ссылка в явном виде) источника параметра.
iwHL : верхний предел датчика (код АЦП).
iwMax2 : максимальная аварийная уставка.
iwMax1 : максимальная уставка
iwMin1 : минимальная уставка
iwMin2 : минимальная аварийная уставка
iwLL : нижний предел датчика код АЦП
iwKC : коэффициент сглаживания
iwDelta : зона нечувствительности
iwMask : маска выдачи оп. сообщений и сигнализации по срабатыванию уставок.
iDebugAI : номер сигнала на выходе oDebugAI.
iDebugAC : номер параметра в коде АЦП на выходе oDebugACP.
iDelay : задержка записи уставок при прокачке с верхнего уровня.
Блок AIP имеет следующие выхода:
оBBSign : звонок в операторной
oAIndex : индекс параметра для записи уставок.
AIIndex2 : подтверждение завершения записи уставок по данному входному аналоговому параметру (равен индексу параметра).
AOIndex : индекс параметра для чтения уставок.
AOIndex2 : подтверждение завершения чтения уставок по данному входному аналоговому параметру (равен индексу параметра).
IwPoint : адрес источника параметра (3хххх или 4хххх).
оwHL : верхний предел датчика код АЦП.
owMax2 : максимальная аварийная уставка.
owMax1 : максимальная уставка.
owMin1 : минимальная уставка.
owMin2 : минимальная аварийная уставка.
owLL : нижний предел датчика код АЦП.
owKC : коэффициент сглаживания.
owDelta : зона нечувствительности.
owMask1 : маска выдачи оп. сообщений по срабатыванию уставок.
owMask2 : маска включения сигнализации по срабатыванию уставок.
В каждом скане модуль OIP обрабатывает все аналоговые входные сигналы. Для этого модуль считывает код АЦП начиная с регистра с адресом в переменной AIBegin. Количество считываемых регистров равно значению в переменной iMaxAI. Командное слово аналогового сигнала имеет формат:
Биты 0-10 код коэффициента сглаживания аналогового сигнала.
Бит 11 бит защелка симуляции.
Бит 12 бит команда на симуляцию.
Биты 13 - 15 срабатывание уставок:
001 минимальная аварийная уставка;
010 минимальная уставка;
011 норма;
100 максимальная уставка;
101 максимальная аварийная уставка;
110 нижняя недостоверность;
111 верхняя недостоверность.
Группа секций LimitProtects обработка защит по предельным значениям параметров.
В секции LCommonProc осуществляется переописание сигналов, заведенных на защиты по предельным значениям с помощью блока MSP30, запуск, сброс и обработка таймеров защит и прописана реакция оборудования на каждую защиту: включение и отключение вспомсистем, сирен и табло.
Обработка срабатывания таймеров защит по предельным значениям производится в секции LTimersProc.
Программа секции анализирует наличие 15го бита в массиве параметров awList4_P. При наличии параметра производится отработка соответствующего вида защиты. При этом выдается сообщение и включается сирена в операторной.
Секция LimitSignProc обработка сигнализации по предельным значениям параметров.
В секции LimitSignProc осуществляется переописание сигналов, заведенных на защиты по предельным значениям с помощью блока MSP30.
Программа секции анализирует наличие 15го бита в массиве параметров awList5_P. При появлении и исчезновении параметра производится выдача соответствующих оперативных сообщений.
Рис. 12.3. Фрагмент ST программы из секции Raduga.
Рис. 12.4. Фрагмент FBD программы из секции ModBusPlusProc.
Среда разработки.
Intellution Workspace является исходной точкой при использовании iFIX. Просто запустите iFIX и Workspacе сразу начнет работать (рис. 13.1):
Рис. 13.1. Intellution Workspace.
Workspace предоставляет интегрированную среду конфигурации (Configure), которая позволяет создавать и модифицировать документы для локального узла. Будучи частью этой среды, Intellution WorkSpace запускает приложения iFIX и интегрируется с ними, что устраняет необходимость переключения на другие программы.
Панели инструментов Intellution WorkSpace содержат кнопки для выполнения общих операций. Например, стандартная (Standard) панель инструментов, дает возможность создавать, открывать и распечатывать документы (рис. 13.2).
Рис. 13.2 Стандартная панель инструментов Intellution Workspace
Панель приложений (Application) также позволяет выполнять часто встречающиеся задачи. Эта панель инструментов содержит кнопки, которые запускают приложения iFIX без помощи системного дерева и позволяют получить доступ к информации из электронных книг iFIX и Internet-сайта фирмы Intellution (ри.9.3).
Рис. 13.3 Панель инструментов Application
Рис. 13.4 Панель инструментов Utilities
Другая панель инструментов WorkSpace - это панель утилит (Utilities). Она позволяет выполнять обычные операции с базой данных без Администратора базы данных (Database Manager). Панель утилит показана на рисунке 9.4. С помощью этой панели можно также обновлять связь между точками ввода/вывода рисунка и базой данных процесса. Такой процесс называется разрешением (resolving) рисунков.
Разработка рисунков.
iFIX дает возможность разработчикам и инженерам по процессу создавать динамические экранные формы (рисунки). Используя ActiveX формат, iFIX позволяет встраивать в рисунки COM-объекты управления (OCX), использовать элементы из других источников (например, битовые образы) или встраивать другие приложения OLE-автоматизации.
При рисовании экранных форм в Intellution WorkSpace, вы можете использовать возможности для настройки рисунков. Вы можете просматривать рисунки, переключившись в среду выполнения.
После запуска Intellution WorkSpace вы можете начать, создав новый рисунок или открыв уже существующий. Для создания нового рисунка щелкните по кнопке New Button на стандартной панели инструментов; эта кнопка выглядит так: . С помощью панелей инструментов iFIX вы можете добавлять в рисунок различные объекты.
Таблица 13.1. Создание рисунков.
Щелкните по кнопке |
Чтобы добавить |
Прямоугольники. |
|
Прямые линии. |
|
Овалы. |
|
Дуги (отрезки кривых линий). |
|
Прямоугольники с закругленными вершинами. |
|
Многоугольники. |
|
Ломаные (два или более соединенных отрезка). |
|
Сегменты (кривая, соединяющая концы отрезка). |
|
Круговые сектора. |
|
Текст. |
|
Диаграммы (сложные объекты, составленные из линий, текста и прямоугольников). |
|
Data Links (Связи Данные). |
|
Alarm Summaries (Сводки тревог). |
|
Экранные кнопки. |
|
Объекты-переменные. |
|
Объекты OLE. |
|
Объекты-таймеры. |
|
Объекты-события. |
|
Текущая дата (текстовый объект). |
После того, как вы выберете форму (например, прямоугольник, прямоугольник с закругленными вершинами, овал, линию, ломаную, многоугольник, дугу, сектор), ее легко добавить в рисунок.
Анимация объектов.
Когда вы будете готовы анимировать объект, откройте диалоговое окно Animations, дважды щелкнув по объекту. (Для некоторых объектов, таких как OCX, Alarm Summaries, связи Данные и диаграммы, вам придется щелкнуть правой кнопкой мыши по объекту и выбрать пункт Animations из всплывающего меню.) При этом появится диалоговое окно Animations, показанное на рисунке 13.5.
Рис. 13.5. Диалоговое окно Animations
Щелкните по закладке, содержащей свойство, которое вы хотите использовать. Затем выберите контрольное окно Animate для свойства, которое вы хотите анимировать.
Свойства любого объекта в рисунке можно анимировать следующим образом:
Конфигурирование базы данных.
iFIX предоставляет информацию о процессе для менеджеров, диспетчеров и операторов в форме отчетов, экранов, архивированных данных, тревог, сообщений и статистических диаграмм. Источниками этой информации являются OPC серверы или оборудование процесса - контроллеры, датчики, моторы, переключатели и другие устройства, требующиеся для производства продукта.
iFIX считывает информацию о процессе с этих устройств и сохраняет ее в одной или более базах данных процессов, расположенных на ваших SCADA серверах. База данных - это неотъемлемая часть вашей стратегии автоматизации производства; для большинства приложений iFIX она является главным источником данных о процессе. Независимо от того, собираете ли вы данные истории или генерируете отчеты, iFIX предполагает создание базы данных, которая обеспечивает поддержку задач контроля и управления производством.
Основным средством для создания и управления базами данных процессов является Администратор базы данных (Database Manager). Эта программа позволяет открывать и конфигурировать базу данных любого SCADA сервера. Также вы можете:
Каждый SCADA сервер при запуске загружает базу данных процесса. Будучи загруженной, база данных:
Рис. 13.6. Ввод значений в базу данных.
Рисунок 13.6 иллюстрирует каким образом значения вводятся в базу данных, проходят через последовательность блоков и выходят из базы данных в качестве вывода.
Основными составляющими базы данных процесса являются блоки. Блоки могут делать следующее:
iFIX предоставляет различные типы блоков, каждый из которых способен выполнять какую-то одну функцию.
По умолчанию, когда вы устанавливаете iFIX, он создает пустую базу данных на вашем SCADA сервере. При помощи Администратора базы данных вы можете добавить необходимые блоки к этой базе данных (рисунок 13.7).
Рис. 13.7. Добавление блоков в базу данных.
После этого для конфигурирования блока следует ввести:
Отдельно взятые блоки выполняют в базе данных конкретные задания. Комбинируя вместе два или более блоков, вы можете создавать цепочки. Каждая цепочка выполняет задания составляющих ее блоков, передавая данные от одного блока к следующему. Если их должным образом сконфигурировать, цепочки могут генерировать тревоги, собирать данные, а также проверять, автоматизировать и поддерживать процесс. При автоматизации больших процессов, в которые входит некоторое количество устройств ввода/вывода, база данных может содержать много цепочек, каждая из которых предназначена для автоматизации и поддержания работы конкретной функции или шага процесса
Рис. 13.8. Блоки, соединенные в цепочки.
Каждая цепочка может содержать до 30 блоков, причем каждый блок конфигурируется для выполнения конкретной обрабатывающей функции. Некоторые блоки конструируются для работы в цепочках, в то время как другие конструируются с расчетом, что они будут работать сами по себе.
Чтобы блоки и цепочки базы данных функционировали, программа SAC (Scan, Alarm and Control - Сканирование, генерация тревог и управление) обрабатывает их с заданным временным интервалом, путем:
Рисунок 13.9 показывает, как SAC считывает значения процесса, пересылает эти значения через цепочки базы данных и возвращает выходные значения.
Рис. 13.9. Как SAC считывает данные ввода-вывода.
После того, как вы создадите базу данных процесса, ваш SCADA сервер может отображать условия процесса и генерировать сообщения о тревогах. Тревоги происходят, когда входная величина превосходит заранее заданный предел. С помощью Intellution WorkSpace вы можете нарисовать и при возникновении тревоги анимировать любой объект, вращая его, изменяя цвет или размер. Эти визуальные указания помогают оператору своевременно отреагировать на возникшие тревоги.
Вы можете создать базу данных процесса, выполнив следующие шаги:
Зоны тревоги.
iFIX использует селективную конфигурацию тревог, основанную на зонах тревоги, которые являются физическими или функциональными производственными подразделениями. Предоставляется неограниченное количество зон тревоги, которые служат адресатами распределения тревог и сообщений. Каждую из этих зон тревог вы можете назвать по вашему усмотрению, чтобы ее можно было легко идентифицировать внутри вашей системы.
Первые 16 зон тревог по умолчанию помечаются буквами от А до Р. Каждую зону тревог можно затем назначить для посылки тревог и сообщений в выбранные места назначения тревог.
Вы можете переименовать зоны, заданные по умолчанию, или добавить новые, щелкнув по кнопке Alarm Area Database на панели инструментов SCU. Каждое вводимое вами имя зоны тревог должно быть уникальным и не превышать 30 символов.
Чтобы ввести или отредактировать имя зоны тревоги, iFIX должен в этот момент работать. Кроме того, со SCADA сервера можно только редактировать базу данных зоны тревог.
Планировщик
Существуют такие задачи, которые может потребоваться выполнять либо в конкретное время, либо периодически, либо при изменении значения в базе данных или в любом OPC сервере данных. Например, может потребоваться запустить скрипт Visual Basic for Application (VBA), который генерирует отчет в конце каждой смены или заменяет экранную форму, когда значение некоторой точки базы данных превосходит заданное значение. Планировщик (Scheduler) позволяет создавать, редактировать, отслеживать и выполнять оба типа действий в качестве записей (entries) в расписании. С помощью Планировщика можно задать время или событие срабатывания, а также выполняемое действие, называемое операцией (рисунок 13.10).
Рис. 13.10 Планировщик в среде конфигурации
iFIX предоставляет эксперты разработки скриптов (Script Authoring Experts) для общих задач типа замены экранных форм. Эти эксперты генерируют скрипты на основе сообщенной им информации. Также имеется возможность писать собственные скрипты для тех общих задач, для которых отсутствуют эксперты.
iFIX показывает расписания в среде конфигурации WorkSpace, позволяя создавать, изменять и запускать мониторинг записей при работе над проектом.
В среде выполнения вы можете просматривать статус и статистику записей вашего расписания. Вы можете также управлять записями с помощью кнопок Start/Stop, Reset, и Fire Now (запустить сейчас).
Планировщик предоставляет следующие возможности:
Операторский интерфейс.
Рис. 13.11 iFix. Насосы пено- водотушения.
Рис. 13.12. iFix. Объекты пенотушения.
Основные понятия.
Для количественной оценки резервируемых систем автоматизации обычно используют надежность и коэффициент готовности, которые подробнее описаны ниже.
Надежность.
Надежность это свойство технического устройства выполнять свои функции в течение срока службы. Обычно это становится невозможным, если какой-либо компонент выходит из строя.
Коэффициент готовности.
Коэффициент готовности это вероятность того, что система будет работоспособна в заданный момент времени. Он может быть увеличен за счет резервирования элемента. Резервные компоненты размещаются таким образом, что отказ одного компонента не оказывает влияния на работоспособность системы.
Система не работоспособная (без резервирования).
Система работоспособная (с учетом резервирования).
Цели использования резервируемых систем автоматизации.
Резервируемые системы автоматизации используются на практике с целью достижения более высокого коэффициента готовности или отказоустойчивости.
Повышение коэффициента готовности систем.
Система автоматизации удовлетворяет высоким требованиям к коэффициенту готовности, интеллектуальности, которые предъявляются к современным системам автоматизации. Кроме того, она предоставляет все необходимые функции для сбора и подготовки, данных процесса, а также для управления и контроля агрегатов и систем.
Универсальность в масштабах системы.
Полная универсальность в масштабах системы от пункта управления до датчиков и исполнительных устройств гарантирует максимальную производительность системы.
Исследование коэффициента готовности системы.
Система соединений элементов надежности для комплекса технических средств системы автоматизации пожаротушения НПС «Рязань» показана на рисунке:
Путем резервирования элементов системы, мы будем увеличивать коэффициент готовности, и исследовать надежность системы.
Исходные данные (интенсивность отказов системы):
Вероятность безотказной работы описывается экспоненциальной моделью:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Интенсивность отказов исходной системы:
(6)
(1/час)
Среднее время безотказной работы исходной системы:
(час) (7)
Вероятность безотказной работы исходной системы за время (t0):
(час)
0.5536 (8)
Время восстановления исходной системы:
Коэффициент готовности исходной системы:
Функция готовности исходной системы:
Рис. 14.1. Функция готовности исходной системы.
(9)
Резервирование элементов исходной системы, для повышения коэффициента готовности системы:
1)
Вероятность безотказной работы элемента:
(10)
Среднее время безотказной работы элемента:
(11)
Интенсивность отказов элемента:
(12)
Интенсивность отказов системы:
(13)
Среднее время безотказной работы:
(14)
Вероятность безотказной работы исходной системы за время (t0):
(час)
(15)
Время восстановления системы:
Коэффициент готовности:
Функция готовности:
Рис. 14.2. Функция готовности системы 1.
2)
Вероятность безотказной работы элемента:
(18)
Среднее время безотказной работы элемента:
(19)
Интенсивность отказов элемента:
(20)
Интенсивность отказов системы:
(21)
Среднее время безотказной работы:
(22)
Вероятность безотказной работы исходной системы за время (t0):
(час)
(23)
Время восстановления системы:
Коэффициент готовности:
Функция готовности:
Рис. 14.3. Функция готовности системы 2.
3)
Вероятность безотказной работы элемента:
(26)
Среднее время безотказной работы элемента:
(27)
Интенсивность отказов элемента:
(28)
Интенсивность отказов системы:
(29)
Среднее время безотказной работы:
(30)
Вероятность безотказной работы исходной системы за время (t0):
(час)
(31)
Время восстановления системы:
Коэффициент готовности:
Функция готовности:
График поведения коэффициента надежности с учетом систем резервирования:
Рис. 14.4. Функция готовности системы 3.
Анализ результатов
Расчетные зависимости показывают, что надежность системы зависит от ее структуры и надежности элементов. Поэтому в общем случае возможны два пути повышения надежности комплекса:
Наиболее простым является метод повышения надежности составных элементов, однако его практическая реализация может оказаться невозможной. В связи с этим на практике для повышения надежности всей схемы, как правило, вводят дополнительные элементы, включающиеся в работу при отказе основных, то есть обеспечивают резервирование основного оборудования.
Принцип резервирования подобен параллельному соединению элементов, где за счет избыточности возможно обеспечение для системы в целом более высокого уровня надежности, чем у ее элементов.
Настоящий расчет выполнен с целью исследования коэффициента готовности системы. Расчеты показывают, что коэффициент готовности системы становится более высоким, путем резервирования элементов системы. Соответственно наша система будет удовлетворять самым высоким требованиям безопасности.
Использование информационно-измерительных систем должно помогать отраслям и предприятиям с наименьшими затратами труда и средств выполнять производственные планы, совершенствовать технологию и организацию производства, улучшать условия труда.
Создание и применение всех видов новой техники целесообразно только в том случае, если она дает должный экономический эффект. Особенно это относится, к АСУ ТП, поскольку стоимость их весьма значительна. На современном этапе развития промышленного производства особое значение приобретает не только получение некоторого экономического эффекта в результате создания АСУ ТП, но и наилучшее использование системы, полная реализация ее экономического потенциала.
В процессе экономической оценки эффективности системы подлежат учету следующие затраты:
Экономический эффект рассматривается для резервуарного парка.
Для определения экономической эффективности от внедрения предлагаемой АСУ пожаротушением необходимо учитывать основные потери, которые могут быть вызваны возникновением пожара:
В данном проекте разрабатывается система автоматизации.
При определении экономической эффективности устанавливают:
во-первых: насколько прогрессивно предполагаемое мероприятие и должно ли оно быть принято к внедрению;
во-вторых: какова величина экономического эффекта, который получит отрасль от его внедрения в конкретных условиях.
Затраты, связанные с автоматизацией управления, и их определение.
В процессе экономической оценки эффективности АСУ пожаротушением подлежат учету следующих затрат:
Наименование |
Количество |
Цена (руб) |
Сумма всего(руб) |
ИП212-5СВ“ДИП-3СВ” |
6 |
350 |
2100 |
ИПЭС |
4 |
48 048 |
192 192 |
Радуга 2А |
2 |
9 338 |
18 676 |
Задвижка с эл. Приводом AUMATIC |
5 |
413 000 |
2 065 000 |
Речевое оповещение inter m |
1 |
214 000 |
214 000 |
Громкоговоритель взрывозащищенный ГРВ-2 |
4 |
29 480 |
117 920 |
Ether Device Switch |
1 |
14 850 |
14 850 |
Модуль питания (140 CPS 114 20) |
3 |
12 400 |
37 200 |
Модуль центрального процессора (140 CPU 434) |
2 |
173 816 |
347 632 |
Коммуникационный модуль (140 CHS 110 00) |
2 |
40 128 |
80 256 |
140 NOE 771 00 |
2 |
61 280 |
122 560 |
140 CRP 932 00 |
2 |
44 321 |
88 642 |
IPC 7188 EX |
1 |
6 610 |
6 610 |
140 CRA 932 00 |
1 |
13 150 |
13 150 |
АРМ |
2 |
60 000 |
120 000 |
Прочие: |
90 000 |
||
Итого: |
3 530 788 |
Программное обеспечение |
Количество
|
Стоимость
|
Программное обеспечение Concept |
1 |
302 564 |
Программное обеспечение IFix |
1 |
453 978 |
Итого |
756 542 |
Зтех.базы = Зоб + Зпо ,где
Зоб - затраты на оборудование, руб.
Зпо затраты на программное обеспечение, руб.
Капитальные затраты на создание АСУ пожаротушением есть ничто иное, как сумма Зтех.базы и З/п на разработку:
К = Зтех.базы + Σ1 с учетом ЕСН
К = 4 287 330+ 143 900 = 4 431 230 руб.
Таким образом общие затраты на создание АСУ пожаротушением равны:
Кобщ= 4 431 230 руб.
Затраты, обеспечивающие функционирование системы. Это затраты, которые включают в себя затраты на оплату труда персонала, амортизационные отчисления от стоимости оборудования, от стоимости здания, занимаемого вычислительным центром, и стоимости площади, где установлено периферийное оборудование, стоимости электроэнергии, расходуемой техническими средствами системы, затраты на ремонт.
3.Расчет затрат, обеспечивающих функционирование системы.
Таблица 14.3. Заработная плата персонала.
Должность |
Колличество |
Заработная плата, руб |
Слесарь КИПиА |
1 |
25 000 |
Оператор |
1 |
30 000 |
Начальник смены |
1 |
40 000 |
Инженер АСУТП |
1 |
50 000 |
Зз/п = Σ1 с учетом ЕСН + Σ2 с учетом ЕСН *12 = 2 405 900 руб.
3.3.Затраты на амортизационные отчисления.
За = К / T где,
К затраты на создание технической базы АСУ ТП,
Т период времени, на которое рассчитано АСУ ТП
За = 4 431 230 / 10 = 443 123 руб.
3.4.Затраты на ремонт.
Зр = 100 000 руб.
Таким образом эксплуатационные затраты составляют :
С = За + Зр + Зэ + Зз/п
С = 443 123 + 100 000 + 31 571 + 2 405 900 = 2 980 594 руб.
4.Расчет эффекта у потребителя
Наименование |
Количество |
Цена (руб) |
Сумма всего(руб) |
Резерваур 10000м3 |
3 |
14 600 000 |
43 800 000 |
Резерваур 20000м3 |
1 |
22 300 000 |
22 300 000 |
Резерваур 5000м3 |
1 |
10 300 000 |
10 300 000 |
Электродвигатель ВАОВ2-560 M4 |
4 |
2 000 000 |
8 000 000 |
Насос НПВ-600-60 |
4 |
1 500 000 |
6 000 000 |
Автоматизация пожаротушения |
1 |
3 530 788 |
3 530 788 |
Прочие |
1 |
20 000 000 |
20 000 000 |
Итого: |
113 930 788 |
Наименование |
Количество |
Цена (руб) |
Сумма всего(руб) |
Нефть |
55 000 м3 |
6 500 |
357 500 000 |
Расчет годового экономического эффекта
Годовые затраты Згод рассчитывается по формулы:
Ен коэффициент эффективности капитальных вложений
Ен = 1/Т
Згод = К* Ен + С
Згод = 4 431 230 * 1/10 +2 980 594 = 3 423 717 руб.
Посчитаем выгоду от разработанной АСУ пожаротушением:
Эг =P - Згод
P потери в случае полного уничтожения НПС
Эг = 113 930 788 + 357 500 000 - 3 423 717 = 468 007 071 руб.
Вывод:
Разрабатываемая в данном дипломном проекте АСУ пожаротушения повышает безопасность людей и материальных ценностей. Если возникнет пожароопасная ситуация, то последствия могут быть очень плачевными. Благодаря АСУ пожаротушением практически исключается вероятность пожара. В случае возникновения пожара он тушится локально, что не дает ему распространиться на большую площадь. Экономические затраты на внедрение АСУ пожаротушением многократно меньше затрат, которые могут возникнуть в результате возгорания. Я считаю, что целесообразно использовать АСУ пожаротушением на НПС.
Расчет годового экономического эффекта
Показатели |
Сумма в руб. |
Всего: |
4 431 230 |
-Предпроизводственные затраты |
143 900 |
-Затраты на создание технической базы АСУ ТП |
4 287 330 |
2. Эксплуатационные затраты (С) Всего: |
2 980 594 |
- Затраты на заработную плату |
2 405 900 |
- Затраты на амортизационные отчисления |
443 123 |
- Затраты на электроэнергию |
31 571 |
- Затраты на ремонт |
100 000 |
3. Годовые суммарные затраты (З) |
3 423 717 |
4. Результат у потребителя (Р) за счет предотвращенного возможного ущерба всего: -по оборудованию: -по нефти: |
471 430 788 113 930 788 357 500 000 |
Годовой экономический эффект Эг = Р - З = 471 430 788 - 3 423 717 = |
468 007 071 |
|
|
|