Проект автоматизации отделения ректификации установки производства стирола ц.126/127
Проект
автоматизации отделения ректификации установки производства стирола ц.126/127
Введение
контроллер оперативный программируемый стирол
В данном курсовом проекте рассматривается задача, связанная с
автоматизацией процесса ректификации в колонне К-302 , которая расположена в
отделении производства стирола. Установка производства стирола входит в состав
цеха 126/127 ОАО "Ангарский завод полимеров". Производительность
установки 44000т в год стирола-ректификата.
В цех 126/127, объект 1476 поступает сырье (бензол и этилен)
с ЭП-300. Из них производится этилбензол, который поступает в промежуточный
парк (объект 1092) для приема, компаундирования и откачки
этилбензола-ректификата из об.1476, этилбензола привозного из об.1080 и
этилбензола возвратного из об.1477, углеводородного конденсата и продуктов
освобождения системы об.1477 производства стирола.
Из объекта 1092 этилбензол (этилбензольная шихта (ЭБШ))
поступает в отделение дегидрирования в об.1477 в котором происходит процесс
дегидрирования этилбензола с образованием стирола, этилбензола, толуола,
бензола, которые образуют углеводородный конденсат (УВК). УВК через
промежуточный парк об 1092 поступает в питание колонны К-302, где происходит
процесс ректификации и выделение из УВК бензол толуоловой фракции (БТФ) через
верх колонны и стирола с этилбензолом которые из куба К-302 поступают в питание
К-312. В К-312 происходит выделение фракции этилбензола-возвратного через верх
колонны и откуда он поступает в об 1092 на смешение с ЭБШ в повторную переработку.
В кубе К-302 остается стирол с образовавшимися в процессе производства вредными
примесями и смолами, который подается в питание К-322, где вверху колонны
получается стирол-ректификат, поступающий или в парк готовой продукции
(об.1080) и далее потребителям, или в промежуточный парк (об 1480) откуда
поступает на производство полистиролов цеха 126/127.
Автоматизация колонны К-302 основана на локальных схемах
регулирования, построенных на устаревших пневматических приборах и регуляторах,
которые устарели как морально, так и физически и не обеспечивают требуемого
современного уровня надежности и безопасности, а также оптимального процесса
регулирования.
Цель проекта - автоматизированная система управления
технологическим процессом (АСУ ТП).
Задачи:
- Обоснование системы автоматизации;
- Выбрать технические средства;
- Обосновать структуру системы управления.
1. Описание технологии процесса и нормы
технологического режима
.1 Характеристика колонны К-312
Из парка об.1092 углеводородный конденсат (УВК) поступает по
трубопроводу №9564 Ду80 в межтрубное пространство теплообменника Т-230, где
подогревается химзагрязненной водой, выходящей из аппарата Т-209, и
направляется через фильтр Ф-330/1,2 (один рабочий, второй резервный) в качестве
питания в ректификационную колонну К-302.
Резервная позиция фильтра включается в работу при увеличении
перепада давления до и после фильтра выше 1 кгс/см2 на работающем
фильтре.
Существует схема подачи УВК в емкости Е-390/1,2; Е-396/1,2
для приготовления растворов ингибиторов,
В целях предотвращения полимеризации в процессе ректификации
насосами Н-341 через фильтр Ф-331/1,2 в куб колонны К-302 подается раствор
ингибиторов. Фильтры Ф-331/1,2 - один рабочий, второй резервный. Резервная
позиция фильтра включается в работу при увеличении перепада давления до и после
фильтра выше 1 кгс/см2 на работающем фильтре.
Колонна К-302 - вакуумная, насадочная. Насадка выполнена в
виде пакетов, изготовленных из тонкого зигзагообразного перфорированного
нержавеющего листа. Внутри колонны расположены, независимо друг от друга, 4
пакета насадки типа "Флексипак", нумерация которых начинается сверху
колонны. Питание в колонну К-302 вводится на отм.20,375 м между третьим и
четвертым пакетом насадки. Крепление насадки осуществляется следующим образом:
на приварном опорном кольце монтируется опорная решетка, на которую
укладываются блоки насадки.
Над верхней частью каждого пакета насадки располагается
желобчатые распределители жидкости, которые предназначены для равномерного
распределения жидкости по насадке. С помощью их распределяются равномерно
потоки флегмы, питания и жидкости, стекающей с вышестоящего пакета насадки.
Под первым, вторым и третьим пакетом насадки расположены
лопастные коллекторы, которые предназначены для улавливания жидкости с вышестоящих
пакетов и для ее транспортировки по двум трубопроводам Ду110 на желобчатые
распределители.
Для создания вакуума предназначены 2 пароэжекторные установки
- Н-376/1,2. Возможно подключение пароэжекторных установок Н-378/1,2 и
Н-379/1,2. На Н-376/1,2, Н-378/1,2, Н-379/1,2 используется пар давлением до 9
кгс/см2, редуцированный из пара 20кгс/см2.
Температура в кубе колонны К-302 поддерживается с помощью
кипятильника Т-303, через который циркулирует кубовая жидкость колонны при
помощи насосов Н-306/1,2.
Обогрев кипятильника Т-303 производится паром Р-1,5 кгс/см2,
редуцированным из пара Р-3,5 кгс/см2. Проходя колонну, пары
бензол-толуольной фракции (БТФ) с верха колонны поступают в конденсатор Т-304,
охлаждаемый оборотной водой.
Несконденсированные пары БТФ поступают из конденсатора Т-304
в конденсаторы Т-305/1,2, где охлаждаются жидкостью низкозамерзающей (ЖНЗ).
Возможно замерзание БТФ в межтрубном пространстве
конденсатора Т-305/1,2, во избежание чего предусматривается периодическое
отключение их для оттаивания. Конденсат из конденсатора Т-305 стекает в
трубопровод слива сборника - конденсатора Т-304, откуда насосом Н-307 подается
непрерывно через агломерационный фильтр Ф-306а, частично - через фильтр
Ф-330/3,4 (один рабочий, второй резервный) в колонну К-302 в виде флегмы,
частично по трубопроводу №7020 Ду50 - в цех 121/130. Нижний водный слой из
фильтра Ф-306а периодически самотеком поступает в подземную емкость Е-301.
Из куба колонны К-302 кубовая жидкость с нагнетания кубовых
насосов Н-306 подаётся на всас насосов Н-308 и далее на питание колонны
поз.К-312.
1.2 Нормы технологического режима
Нормы технологического режима представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Нормы технологического режима
Наименование
объектов, стадий процесса, показателей режима, номера
позиций оборудования по схеме
|
Единицы
измерения
|
Допускаемые
пределы технологических параметров и Показателей качества
|
Функциональное
обозначение и номер позиции прибора по схеме
|
Требуемый класс
точности измерительных приборов ГОСТ 8.401
|
Оптимальное
значение параметров
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
расход питания
К-302
|
т/час
|
6-15
|
FE 1а
|
1,5
|
10-13
|
расход
циркуляции через Т-303
|
т/час
|
не менее 100
|
FE 2а
|
1,5
|
-
|
температура
парового конденсата из Т-303
|
оC
|
90-125
|
TT 3а
|
1,0
|
-
|
температура
питания К-302
|
оC
|
75-85
|
TT 4а
|
1,0
|
-
|
уровень
парового конденсата в Е-303
|
%
|
20-80
|
LT 5а
|
1,5
|
-
|
остаточное
давление верха К-302
|
мм.рт.ст.
|
не более 130
|
PT 6а
|
1,5
|
-
|
остаточное
давление куба К-302
|
мм.рт.ст.
|
не более 182
|
PT 7а
|
1,5
|
130-150
|
температура
верха 3 пакета насадки К-302
|
оC
|
50-80
|
TT 9а
|
1,0
|
-
|
температура
низа 3 пакета насадки К-302
|
оC
|
50-80
|
TT 10а
|
1,0
|
-
|
температура
между 3 и 4 пакетами насадки К-302
|
оC
|
45-85
|
TT 11а
|
1,0
|
-
|
температура в 4
пакете насадки К-302
|
оC
|
не более 98
|
TT 12а
|
1,0
|
-
|
температура
верха К-302
|
оC
|
не более 50
|
TT 13а
|
1,0
|
-
|
температура
между 2 и 3 пакетами насадки К-302
|
оC
|
50-80
|
TT 14а
|
1,0
|
-
|
расход пара в
Т-303
|
т/час
|
1,2-1,6
|
FE 15а
|
1,5
|
-
|
температура
куба
|
оC
|
не более 98
|
TT 16а
|
1,0
|
85-90
|
уровень в кубе
К-302
|
%
|
20-80
|
LT 17а
|
1,5
|
-
|
расход питания
К-312
|
т/час
|
не более 15
|
FE 18а
|
1,5
|
-
|
температура
слива с Т-304
|
оC
|
30-50
|
TT 19а
|
1,0
|
-
|
температура
воды из Т-304
|
оC
|
15-50
|
TT 20а
|
1,0
|
-
|
расход воды в
Т-304
|
м3/час
|
90-120
|
FE 21а
|
1,5
|
-
|
расход флегмы
К-302
|
т/час
|
4-10
|
FE 22а
|
1,5
|
5-6
|
уровень в Т-304
|
%
|
20-80
|
LT 23а
|
1,5
|
-
|
расход БТФ в ц.
121/130
|
кг/час
|
не более 500
|
FE 24а
|
1,5
|
-
|
температура
отдувки Т-304
|
оC
|
20-40
|
TT 25а
|
1,0
|
-
|
температура
отдувки Т-305/1,2
|
оC
|
0-20
|
TT 26а
|
1,0
|
-
|
температура ЖНЗ
из Т-305/1,2
|
оC
|
10-15
|
TT 27а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №1 Н-307/1
|
оC
|
не более 55
|
TT 28а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №2 Н-307/1
|
оC
|
не более 55
|
TT 29а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №1 Н-307/2
|
оC
|
не более 55
|
TT 30а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №2 Н-307/2
|
оC
|
не более 55
|
TT 31а
|
1,0
|
-
|
давление в
маслобаке Н-306/1
|
кгс/см2
|
1-2
|
PTI 32а
|
1,5
|
-
|
давление в
маслобаке Н-308/1
|
кгс/см2
|
1-2
|
PTI 33а
|
1,5
|
-
|
давление в
маслобаке Н-306/2
|
кгс/см2
|
1-2
|
PTI 34а
|
1,5
|
-
|
давление в
маслобаке Н-308/2
|
кгс/см2
|
1-2
|
PTI 35а
|
1,5
|
-
|
температура
подшипника №1 Н-306/1
|
оC
|
не более 55
|
TT 36а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №1 Н-308/1
|
оC
|
не более 55
|
TT 37а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №2 Н-306/1
|
оC
|
не более 55
|
TT 38а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №2 Н-308/1
|
оC
|
не более 55
|
TT 39а
|
1,0
|
-
|
уровень в
маслобаке Н-306/1
|
мм
|
не менее 60
|
LS 40а
|
1,5
|
-
|
уровень в
маслобаке Н-308/1
|
мм
|
не менее 60
|
LS 41а
|
1,5
|
-
|
температура в
маслобаке Н-306/1
|
оC
|
40-75
|
TT 42а
|
1,0
|
-
|
температура в
маслобаке Н-308/1
|
оC
|
40-75
|
TT 43а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №1 Н-306/2
|
оC
|
не более 55
|
TT 44а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №1 Н-308/2
|
оC
|
не более 55
|
TT 45а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №2 Н-306/2
|
оC
|
не более 55
|
TT 46а
|
1,0
|
-
|
температура
подшипника №2 Н-308/2
|
оC
|
не более 55
|
TT 47а
|
1,0
|
-
|
уровень в
маслобаке Н-306/2
|
мм
|
не менее 60
|
LS 48а
|
1,5
|
-
|
уровень в
маслобаке Н-308/2
|
мм
|
не менее 60
|
LS 49а
|
1,5
|
-
|
температура в
маслобаке Н-306/2
|
оC
|
40-75
|
TT 50а
|
1,0
|
-
|
температура в
маслобаке Н-308/2
|
оC
|
40-75
|
TT 51а
|
1,0
|
-
|
концентрация
взрывоопасных веществ в воздухе около Н-306/1,2
|
% от НКПР
|
0-20
|
QT
52 а
|
1,0
|
-
|
концентрация
взрывоопасных веществ в воздухе около К-302
|
% от НКПР
|
QT 53 а
|
1,0
|
-
|
концентрация
взрывоопасных веществ в воздухе около Н-308/1,2
|
% от НКПР
|
0-20
|
QT 54 а
|
1,0
|
-
|
концентрация
взрывоопасных веществ в воздухе около Н-307/1,2
|
% от НКПР
|
0-20
|
QT 55 а
|
1,0
|
-
|
концентрация
взрывоопасных веществ в воздухе около Т-305/1,2
|
% от НКПР
|
0-20
|
QT 56 а
|
1,0
|
-
|
1.3 Контроль технологического процесса с помощью
систем сигнализации и блокировок
Сигнализации и блокировки, с помощью которых контролируется
процесс, представлены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 - Контроль технологического процесса с помощью
систем сигнализации и блокировок
Номер объекта, установки
|
Наименование
параметра, номер позиции оборудования по схеме
|
Единица измерения параметра
|
Шкала датчика
прибора (пределы измерения)
|
Критическое
значение параметра
|
Допускаемое значение
параметра (по графе 3раздела 4 ТР)
|
Значение
параметра при срабатывании
|
Величины
уставок при срабатывании сигнализации и блокировки
|
Действие блокировки
|
|
|
|
|
|
|
|
На датчике
|
На вторичном
устройстве
|
На датчике
|
На вторичном
устройстве
|
|
|
|
|
|
|
|
сигнализации
|
блокировки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сигнализации
|
блокировки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в единицах
шкалы сигнализирующего устройства
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
1477
|
Остаточное
давление верха колоны К-302
|
мм.рт.ст.
|
0-295
|
-
|
не более 130
|
130
|
140
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Закрывается
отсечной клапан поз. 7г на подаче пара в Кипятильник Т-303 об.1477
|
1477
|
Остаточное
давление куба колоны К-302
|
мм.рт.ст.
|
0-295
|
-
|
не более 182
|
182
|
200
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Закрывается
отсечной клапан поз. 7г на подаче пара в кипятиль никТ-303 об.1477
|
1477
|
Температура
подшипников насосов Н-306,307,308
|
ºС
|
0-100
|
-
|
40-55
|
60
|
60
|
60
|
-
|
60
|
-
|
Отключение эл.двигателя насоса поз. Н-306,307,308
|
1477
|
Температура
куба К-302
|
ºС
|
0-150
|
-
|
не более98
|
98
|
-
|
98
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1477
|
Температура
затворной жидкости насосов Н-306
|
ºС
|
0-200
|
-
|
30-70
|
70
|
80
|
70
|
-
|
80
|
-
|
Отключение эл.двигателя насоса поз. Н-306
|
1477
|
Температура
затворной жидкости насосов Н-308
|
ºС
|
0-200
|
-
|
30-70
|
70
|
80
|
70
|
-
|
80
|
-
|
Отключение эл.двигателя насоса поз.Н-308
|
1477
|
Уровень
затворной жидкости насосов Н-306
|
м
|
Дискретный
датчик
|
-
|
-
|
0,06
|
0,06
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Отключение эл.двигателя насоса поз.Н-306 с задержкой по времени 3 мин
|
1477
|
Уровень
затворной жидкости насосов Н-308
|
м
|
Дискретный
датчик
|
-
|
-
|
0,06
|
0,06
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Отключение эл.двигателя насоса поз.Н-308 с задержкой по времени 3 мин
|
1477
|
Давление азота
в бачке затворной жидкости насосов Н-306
|
кгс/см2
|
0-40
|
-
|
1,0-2,0
|
1,0
|
-
|
-
|
1,0
|
-
|
-
|
-
|
1477
|
Давление азота
в бачке затворной жидкости насосов Н-308
|
кгс/см2
|
0-40
|
-
|
2,0-3,0
|
2,0
|
-
|
-
|
2,0
|
-
|
-
|
-
|
1477
|
Загазованность
помещения насосной Н-307
|
% НКПВ
|
0-20
|
-
|
0-20
|
20
|
20
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Включение
эл.двигателя АВ-18,19,20 об.1477
|
1477
|
Загазованность
помещения насосной Н-308
|
% НКПВ
|
0-20
|
-
|
0-20
|
20
|
20
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Включение
эл.двигателя АВ-18,19,20 об.1477
|
1477
|
Загазованность
наружной установки отделения ректификации Н-306
|
% НКПВ
|
0-20
|
-
|
0-20
|
20
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1477
|
Загазованность
наружной установки отделения ректификации К-302
|
% НКПВ
|
0-20
|
-
|
0-20
|
20
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1477
|
Загазованность
наружной установки отделения Т-305
|
% НКПВ
|
0-20
|
-
|
0-20
|
20
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2.Обоснование схемы автоматизации
.1 Анализ колонны К-302 как объекта управления
Рассматриваемый технологический процесс в колонне К-302
является непрерывным процессом ректификации. В колонне происходит разделение
УВК на фракции низкокипящего компонента и высококипящего компонента. Каждая из
фракций состоит из смеси различных компонентов. В низкокипящий компонент
состоит из бензола, толуола и незначительного количества воды, высококипящий -
из этилбензола, стирола и вредных примесей (смол, полимера и др.). Так как
процесс непрерывный, то он протекает в стационарном установившемся режиме.
Для снижения температуры кипения компонентов, процесс
происходит под вакуумом и имеет регламентированную величину остаточного
давления: не более 130 мм.рт.ст. для верха колонны и не более 182 мм.рт.ст. для
куба колонны. В колонне должно быть как можно меньшее давление для того что бы
процесс проходил при меньших температурах, а следовательно и с наименьшей
полимеризацией стирола. Задача автоматизации состоит в стабилизации давления
путем уменьшении влияния возмущающих воздействий.
Давление в колонне зависит от многих факторов: температуры и
количества охлаждающей воды поступающей на сборник-конденсатор Т-304; от
температуры и количества ЖНЗ поступающей на конденсаторы Т-305/1,2;, от
производительности пароэжекторных установок создающих вакуум; от наличия и
количества воды в УВК; от температуры и количества питания подаваемого на
колонну; от величины флегмы, от уровня БТФ в Т-304; от температуры окружающей
среды и погодных условий. Многие из перечисленных возмущающих воздействий можно
стабилизировать и сделать оптимальными.
Температуры верха, куба и в пакетах колонны К-302 зависят от
состава смеси компонентов и от давления в точке замера. На состав смеси в этой
точке влияют и фракционный состав УВК поступающий в питание колонны, и
давление. Факторы, влияющие на давление, перечислены выше, следовательно, они
же являются и возмущающими воздействиями и для температур по каждой из точек
замера.
2.2 Задачи регулирования, сигнализации и
блокировок
Для качественного регулирования процесса необходимо уменьшить
влияние выше перечисленных возмущающих воздействий, для этого надо применить
следующие схемы регулирования и стабилизации:
2.2.1 Регулирование
1)Расход питания К-302
)Расход флегмы в К-302
)Расход кубовой жидкости из К-302 в К-312 с коррекцией по
уровню в колонне.
)Расход БТФ в ц.121/130 с коррекцией по уровню в Т-304.
)Расход греющего пара в Т-303 с коррекцией по разности между
температурой верха колонны и температурой в средней части колонны (между 2 и 3
пакетами насадки) и с динамической компенсацией по температуре и расходу
питания.
)Расход оборотной воды в Т-304 с коррекцией по температуре
оборотной воды из Т-304.
)Уровень в Е-303 выводом конденсата.
)Температуру ЖНЗ в об.1487/88 подачей ЖНЗ захоложенной в
Т-305/1,2.
2.2.2 Сигнализация
1)Уровень в К-302, Т-304, Е-303.
)Уровень в маслобаках Н-306/1,2; Н-308/1,2.
)Давление верха и куба К-302.
)Давление в маслобаках Н-306/1,2; Н-308/1,2.
)Расход питания, флегмы, дистиллята в К-302.
)Расход пара в Т-303.
)Расход воды оборотной в Т-304.
)Концентрация содержания взрывоопасных веществ в воздухе.
)Температуры по питанию, флегме, дистилляту и по пакетам в
К-302.
) Температуры подшипников Н-306/1,2; Н-307/1,2; Н-308/1,2.
) Температуры в маслобаках Н-306/1,2; Н-308/1,2.
) Выключение Н-306/1,2; Н-307/1,2; Н-308/1,2.
2.2.3 Блокировка
1)Отключение электродвигателей Н-306/1,2; Н-307/1,2;
Н-308/1,2 при превышении температуры подшипников.
)Отключение электродвигателей Н-306/1,2; Н-308/1,2 при
превышении температуры в маслобаке.
)Отключение электродвигателей Н-306/1,2; Н-308/1,2 при
понижении давления в маслобаке.
)Перекрытие отсечного клапана на подаче пара в Т-303 при
превышении давления верха и/или куба К-302.
3. Выбор микропроцессорной системы
.1 Общие требования к микропроцессорной системе
В настоящее время существует большое множество различных
контроллеров, выпускаемых отечественными и зарубежными производителями.
Выбор контроллеров должен определяться следующими критериями:
- функциональные возможности контроллера
должны полностью покрывать круг задач, решаемых при автоматизации данного
технологического процесса;
- характеристики контроллера, определяющие
его быстродействие должны удовлетворять потребностям автоматического
управления;
- количественные характеристики контроллера,
определяющие число и типы входов и выходов должны быть оптимально соотнесены с
информационными характеристиками процесса;
- коммуникационные характеристики
контроллеров, тип сети, используемые протоколы и возможность сопряжения с
имеющимися и предполагаемыми;
- объем постоянной и оперативной памяти
контроллера должен быть достаточным для размещения и оптимального
функционирования прилагаемого программного обеспечения. При этом должны
учитываться цены контроллеров и дополнительного оборудования.
3.2 Информационное обеспечение процесса
В таблицах 3.1 - 3.4 перечислены все аналоговые и дискретные
входные и выходные сигналы с их характеристиками.
Таблица 3.1 - Перечень аналоговых входных сигналов
№ п/п
|
Наименование
параметра
|
Обозначение
параметра
|
Единицы
измерения
|
Диапазон
измерения
|
Технологические
границы
|
Назначение
параметра
|
Тип сигнала
|
|
|
|
|
|
НТГ
|
ВТГ
|
Контр.
|
Регулир.
|
Сигнал.
|
Блок.
|
Архив
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
1
|
Расход питания
в К-302
|
1а
|
т/ч
|
0-16
|
6
|
15
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
2
|
Расход
циркуляции от Н-306
|
2а
|
т/ч
|
0-160
|
100
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
3
|
Температура
конденсата из Т-303
|
3а
|
°С
|
0-150
|
90
|
125
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
4
|
Температура
питания К-302
|
4а
|
°С
|
0-150
|
75
|
85
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
5
|
Уровень в
емкости-сборнике Е-303
|
5а
|
%
|
0-100
|
20
|
80
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
6
|
Давление верха
К-302
|
6а
|
мм.рт.ст.
|
0-184
|
-
|
130
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
7
|
Давление куба
К-302
|
7а
|
мм.рт.ст.
|
0-295
|
-
|
182
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
8
|
Температура в 3
пакете насадки
|
9а
|
°С
|
0-150
|
50
|
80
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
9
|
Температура
внизу 3 пакета насадки
|
10а
|
°С
|
0-150
|
50
|
80
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
10
|
Температура
между 3 и 4 пакетами
|
11а
|
°С
|
0-150
|
45
|
85
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
11
|
Температура в 4
пакете насадки
|
12а
|
°С
|
0-150
|
-
|
98
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
12
|
Температура
верха К-302
|
13а
|
°С
|
0-150
|
-
|
50
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
4-20мА
|
13
|
Температура
между 2 и 3 пакетами
|
14а
|
°С
|
0-150
|
50
|
80
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
4-20мА
|
14
|
Расход пара в
Т-303
|
15а
|
т/ч
|
0-3,2
|
1,2
|
1,6
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
15
|
Температура
куба К-302
|
16а
|
°С
|
0-150
|
-
|
98
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
4-20мА
|
16
|
Уровень в кубе
К-302
|
17а
|
%
|
0-100
|
20
|
80
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
4-20мА
|
17
|
Расход питания
К-312
|
18а
|
т/ч
|
0-16
|
-
|
15
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
18
|
Температура
слива Т-304
|
19а
|
°С
|
0-100
|
30
|
50
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
19
|
Температура
воды оборотной из Т-304
|
20а
|
°С
|
0-100
|
15
|
50
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
20
|
Расход воды
оборотной в Т-304
|
21а
|
т/ч
|
0-125
|
90
|
120
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
21
|
Расход флегмы в
К-302
|
22а
|
т/ч
|
0-10
|
4
|
10
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
22
|
Уровень бентола
в Е-304
|
23а
|
%
|
0-100
|
20
|
80
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
4-20мА
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
23
|
Расход бентола
в ц.121/130
|
24а
|
кг/ч
|
0-800
|
-
|
500
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
24
|
Температура
отдувки после Т-304
|
25а
|
°С
|
-50-100
|
20
|
40
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
25
|
Температура
отдувки после Т-305
|
26а
|
°С
|
-50-100
|
0
|
20
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
26
|
Температура ЖНЗ
из Т-305
|
27а
|
°С
|
-50-100
|
10
|
15
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
4-20мА
|
27
|
Температура 1
подшипника Н-307/1
|
28а
|
°С
|
0-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
28
|
Температура 2
подшипника Н-307/1
|
29а
|
°С
|
0-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
29
|
Температура 1
подшипника Н-307/2
|
30а
|
°С
|
0-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
30
|
Температура 2
подшипника Н-307/2
|
31а
|
°С
|
0-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
31
|
Давление в
маслобаке Н-306/1
|
32а
|
кгс/см2
|
0-10
|
1
|
2
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
4-20мА
|
32
|
Давление в
маслобаке Н-308/1
|
33а
|
кгс/см2
|
0-10
|
1
|
2
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
4-20мА
|
33
|
Давление в
маслобаке Н-306/2
|
34а
|
кгс/см2
|
0-10
|
1
|
2
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
4-20мА
|
34
|
Давление в
маслобаке Н-308/2
|
35а
|
кгс/см2
|
0-10
|
1
|
2
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
4-20мА
|
35
|
Температура 1
подшипника Н-306/1
|
36а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
36
|
Температура 1
подшипника Н-308/1
|
37а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
37
|
Температура 2
подшипника Н-306/1
|
38а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
38
|
Температура 2
подшипника Н-308/1
|
39а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
39
|
Температура в
маслобаке Н-306/1
|
42а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
40
|
Температура в
маслобаке Н-308/1
|
43а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
41
|
Температура 1
подшипника Н-306/2
|
44а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
42
|
Температура 1
подшипника Н-308/2
|
45а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
43
|
Температура 2
подшипника Н-306/2
|
46а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
44
|
Температура 2
подшипника Н-308/2
|
47а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
45
|
Температура в
маслобаке Н-306/2
|
50а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
46
|
Температура в
маслобаке Н-308/2
|
51а
|
°С
|
-50-100
|
-
|
55
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
47
|
Датчик горючих
веществ Н-306
|
52а
|
%
|
0-50
|
-
|
20
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
48
|
Датчик горючих
веществ К-302
|
53а
|
%
|
0-50
|
-
|
20
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
49
|
Датчик горючих
веществ Н-308
|
54а
|
%
|
0-50
|
-
|
20
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
50
|
Датчик горючих
веществ Н-307
|
55а
|
%
|
0-50
|
-
|
20
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
51
|
Датчик горючих
веществ Т-305
|
56а
|
%
|
0-50
|
-
|
20
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
4-20мА
|
Таблица 3.2 - Перечень дискретных входных сигналов
№ п/п
|
Наименование
сигнала
|
поз.
|
Состояние
|
Тип сигнала
|
1
|
Отсечной клапан
поз. 7г
|
8а
|
открыт
|
NAMUR
|
2
|
Отсечной клапан
поз. 7г
|
|
закрыт
|
NAMUR
|
3
|
Насос Н-306/1
|
|
включен
|
«Сухой контакт»
|
4
|
Насос Н-306/1
|
|
выключен
|
«Сухой контакт»
|
5
|
Насос Н-306/2
|
|
включен
|
«Сухой контакт»
|
6
|
Насос Н-306/2
|
|
выключен
|
«Сухой контакт»
|
7
|
Насос Н-307/1
|
|
включен
|
«Сухой контакт»
|
8
|
Насос Н-307/1
|
|
выключен
|
«Сухой контакт»
|
9
|
Насос Н-307/2
|
|
включен
|
«Сухой контакт»
|
10
|
Насос Н-307/2
|
|
выключен
|
«Сухой контакт»
|
11
|
Насос Н-308/1
|
|
включен
|
«Сухой контакт»
|
Насос Н-308/1
|
|
выключен
|
«Сухой контакт»
|
13
|
Насос Н-308/2
|
|
включен
|
«Сухой контакт»
|
14
|
Насос Н-308/2
|
|
выключен
|
«Сухой контакт»
|
15
|
Уровень в
маслобаке Н-306/1
|
40а
|
минимальный
|
NAMUR
|
16
|
Уровень в
маслобаке Н-306/2
|
48а
|
минимальный
|
NAMUR
|
17
|
Уровень в
маслобаке Н-308/1
|
41а
|
минимальный
|
NAMUR
|
18
|
Уровень в
маслобаке Н-308/2
|
49а
|
минимальный
|
NAMUR
|
Таблица 3.3 - Перечень аналоговых выходных сигналов
№ п/п
|
Наименование
|
Поз.
|
Тип сигнала
|
1
|
Регулирование
расхода питания К-302
|
1г
|
4-20мА
|
2
|
Регулирование
уровня в Е-303
|
5в
|
4-20мА
|
3
|
Регулирование
расхода пара в Т-303
|
15г
|
4-20мА
|
4
|
Регулирование
расхода питания К-312
|
18г
|
4-20мА
|
5
|
Регулирование
расхода оборотной воды в Т-304
|
21г
|
4-20мА
|
6
|
Регулирование
расхода флегмы в К-302
|
22г
|
4-20мА
|
7
|
Регулирование
расхода БТФ в ц.121/130
|
24г
|
4-20мА
|
8
|
Регулирование
температуры ЖНЗ из Т-305
|
27г
|
4-20мА
|
Таблица 3.4 - Перечень дискретных выходных сигналов
№ п/п
|
Наименование
сигнала
|
поз.
|
Тип сигнала
|
Коммутируемые
параметры
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
1
|
Отсечной клапан
поз. 7г открыть
|
|
импульсный
|
24В
|
2
|
Насос Н-306/1
включить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
3
|
Насос Н-306/1
выключить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
4
|
Насос Н-306/2
включить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
5
|
Насос Н-306/2
выключить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
6
|
Насос Н-307/1
включить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
7
|
Насос Н-307/1
выключить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
8
|
Насос Н-307/2
включить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
9
|
Насос Н-307/2
выключить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
10
|
Насос Н-308/1
включить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
11
|
Насос Н-308/1
выключить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
12
|
Насос Н-308/2
включить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
13
|
Насос Н-308/2
выключить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
14
|
Вентсистема
АВ-18,19,20 включить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
15
|
Вентсистема
АВ-18,19,20 выключить
|
|
импульсный
|
24В; 50 мА
|
Далее в таблице 3.5 выведены сводные данные по сигналам, в
соответствии с которыми уже подбираются модули ввода-вывода.
Таблица 3.5 - Сводная таблица сигналов
Тип сигнала
|
Количество
|
Аналоговые
входные сигналы (c искрозащиты)
|
51
|
Аналоговые
выходные сигналы (c искрозащитой)
|
8
|
Дискретные
входные сигналы (c искрозащитой)
|
6
|
Дискретные входные
сигналы (без искрозащиты)
|
12
|
Дискретные
выходные сигналы (c искрозащитой)
|
1
|
Дискретные
выходные сигналы (без искрозащиты)
|
14
|
.3 Выбор и описание контроллера
Из множества различных контроллеров выбран программируемый
контроллер CENTUM 3000 фирмы Yokogawa (Япония). Контроллеры данной фирмы уже
достаточно часто применяются в нашем регионе, а, следовательно, накоплен
большой опыт в подключении и эксплуатации контроллера этой фирмы.
Распределенная система управления CENTUM CS3000R3 открывает новую эру в классе
распределенных систем управления крупнотоннажными производствами. CENTUM
CS3000R3 продолжает линию распределенных систем управления CENTUM фирмы
Yokogawa. Системы управления семейства CENTUM зарекомендовали себя как
надежные, отказоустойчивые и удобные в эксплуатации и обслуживании системы.
Основные задачи, решаемые системами управления CENTUM:
- безопасное ведение технологических
процессов;
- реализация решений задач оптимального
управления;
- обеспечение устойчивости процессов
регулирования;
- управление периодическими процессами;
- взаимодействие с подсистемами верхнего и
нижнего уровня;
- сбор и накопление данных.
Система Centum CS3000R3 разработана для управления
относительно большими производствами. CS3000R3 отличается от других систем
управления семейства Centum тем, что она гибко масштабируема и организована по
доменному принципу.
Основные достоинства системы CENTUM CS3000R3:
- Гибкая система резервирования, позволяющая
резервировать элементы процессора, системных интерфейсов, модулей ввода/вывода
и др.;
- Гибкая конфигурация каждого рабочего места
оператора с возможностью независимого накопления исторической информации;
- Доменный принцип организации позволяет
организовать истинно распределенное управление;
- Высокая плотность модулей ввода/вывода
(64-х канальные модули дискретных сигналов);
- Высокая скорость передачи данных по
внутренней шине (шина ESB, скорость 128 Мбит/с);
- Большой объем оперативной памяти
контроллеров (до 32 Мбайт);
- Возможно применение 2-х экранных консолей
как с ЖК-дисплеями, так и с ЭЛТ-дисплеями;
- Рабочее место оператора комплектуется
сенсорной клавиатурой, позволяющей осуществить прямой доступ к любому
технологическому окну путем нажатия функциональной клавиши;
- Связь с подсистемами верхнего и нижнего
уровней;
- Функция виртуального тестирования,
позволяющая выполнять отладку прикладного программного обеспечения как без
подключения контроллеров так и с подключением.
3.4 Структура АСУ ТП
В таблице 3.6 перечислены выбранные модули, их назначение,
количество каналов и общее количество модулей.
Таблица 3.6 - Сводная таблица модулей ввода-вывода
Тип сигнала
|
Кол. каналов
|
Кол. сигналов
|
Кол. модулей
|
ASI133 модуль аналогового входа (со
встроенным барьером искрозащиты)
|
8
|
51
|
7
|
ASI533 модуль аналогового выхода (со
встроенным барьером искрозащиты)
|
8
|
8
|
1
|
ASD143 модуль дискретного входа (со
встроенным барьером искрозащиты)
|
16
|
6
|
1
|
ADV151 модуль дискретного входа (без
барьера)
|
32
|
12
|
1
|
ASD533 модуль дискретного выхода (со
встроенным барьером искрозащиты)
|
8
|
2
|
1
|
ADV551 модуль дискретного выхода (без
барьера)
|
32
|
14
|
1
|
Карта заказа на микропроцессорную систему приведена в
Приложении А.
Рис.
На структурной схеме АСУ ТП обозначено:
HIS - станция оператора
ENG/HIS - инженерная станция
’’Rack - монтажная стойка
FCU - блок управления AFV10D
NU1, NU2 - Node Unit - стойки расширения
ввода-вывода
PW482 - резервированный блок питания
CP401 - резервированный процессор
ES401 - резервированный модуль сети ESB для FCU
SB501 - резервированный модуль сети ESB для NU
ASI133 - модуль ввода аналогового сигнала 4-20мА, 8
каналов, со встроенным барьером искрозащиты
ASI533 - модуль вывода аналогового сигнала 4-20мА, 8
каналов, со встроенным барьером искрозащиты
ASD143 - модуль ввода дискретного сигнала NAMUR, 16 каналов, со
встроенным барьером искрозащиты
ASD533 - модуль вывода дискретного сигнала 24В, 8
каналов, со встроенным барьером искрозащиты
ADV151 - модуль ввода дискретного сигнала типа
«сухой контакт», 32 каналов, без барьера искрозащиты
ADV551 - модуль вывода дискретного сигнала типа
«сухой контакт», 32 каналов, без барьера искрозащиты
T9083NA - изоляционная перегородка
L2-switch - промышленный свитч
AEP7D - центральный модуль питания
.5 Привязка информационных сигналов к клеммам
модулей
Привязка информационных сигналов процесса к клеммникам
устройств ввода-вывода отображена в таблице 3.7.
Таблица 3.7 - Привязка информационных сигналов к клеммам
модулей
Таблица
Таблица
Таблица
Таблица
Таблица
Заключение
В процессе проектирования разработана автоматизированная
система управления технологическим процессом колонны К-302 установки «Стирола».
Проектирование микропроцессорной системы выполнено в
соответствии с технологическим регламентом установки. Был проанализирован
процесс происходящий в колонне и применены оптимальные схемы регулирования
ключевых параметров для достижения стабильного качества продукции.
Для контроля и регулирования параметров процесса была
выбрана, исходя из требуемых условий взрывобезопасности и климатического
расположения объекта, микропроцессорная система.
После анализа процесса как объекта управления, был выбран
контроллер, наиболее подходящий для выполнения данной задачи.
В качестве системы управления выбран контроллер с
резервированной системой управления Centum 3000 производства фирмы Yokogawa.
Проанализировав входные и выходные сигналы объекта
управления, были выбраны модули ввода-вывода, удовлетворяющие требованиям
безопасности.
Подытожив выше сказанное, можно заключить, что в процессе
выполнения проекта были решены следующие задачи:
- Обоснована система автоматизации;
- Выбраны технические средства и контроллер;
- Обоснована структура системы управления.
Список
литературы
.Технологический
регламент установки «Стирола».
.А.С.
Клюев и другие. “Проектирование систем автоматизации технологических
процессов”.
.А.С.
Клюев и другие. “Наладка средств автоматизации и АСР”. Справочное пособие.
.П.В.
Куропаткин. “Теория автоматического управления”.
.Бесекерский
В.А. Теория систем автоматического управления: Учеб. для ВУЗов / В.А.
Бесекерский, Е.П. Попов / СПб: - Изд-во «Профессия», 2003 - 747с
.ГОСТ
2.105 - 95. Общие требования к текстовым документам.
.ГОСТ
34.201 - 89. Информационная технология. Комплекс стандартов на
автоматизированные системы. Виды, комплексность и обозначения документов при
создании автоматизированных систем. - Взамен ГОСТ 24.101-80; введ. 1990-01-01.
- М.: Издательство стандартов, 1991. - 105-127 с.
.ГОСТ
34.003 - 90. Информационная технология. Комплекс стандартов на
автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения.
- Взамен ГОСТ 24.003-84; введ. 1992-01-01. - М.: Издательство стандартов,1991.
- С.105 -127.
.РД50
- 34.698-90 Методические указания/ Информационная технология. Ком-плекс
стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения. - М.:
Издательство стандартов, 1991. - С.66 - 96.
.ГОСТ
7.1-2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание: Общие
требования и правила составления [Текст]. - Взамен ГОСТ 7.1-84; введ.
2004-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 48 с.
.ГОСТ
7.82-2001. Библиографическая запись. Библиографическое описание электронных
ресурсов: Общие требования и правила составления [Текст]. - Введ. 2002-07-01. -
М.: Изд-во стандартов, 2002. - 23 с.
.ГОСТ
21.408 СПДС. Правила выполнения рабочей документации автоматиза-ции
технологических процессов.
.ГОСТ
21.101 - 93 СПДС. Основные требования к рабочей документации.
.ГОСТ
21.101 - 95 СПДС. Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и
материалов.
.ГОСТ
2.701 - 84. Схемы. Виды и типы. Общее требования к выполнению.
.РМ
4-59-95. Системы автоматизации технологических процессов. Оформле-ние и
комплектование проектов.
.РМ
4-206-95. Спецификация оборудования, изделий и материалов. Указание по
выполнению.
.СНиП
1.02.01-85. Инструкция о составе, порядке разработки, согласования.
Приложение
Таблица. Карта заказа на микропроцессорную систему
Поз. Обоз.
|
Наименование и
техническая характеристика оборудования и материалов. Завод - изготовитель.
|
Тип, марка
оборудования
|
Ед. изм.
|
Кол.
|
1
|
FCU - резервированный блок управления с
процессором VR5432 (133 МГц), ОЗУ 32 Мбайт, и
резервированным блоком питания 220-240 В (PW482)
|
AFV10D-H41201
|
шт.
|
1
|
2
|
Стойка
расширения ввода вывода, 8 слотов, резервированным блоком питания 220-240 В (PW482) , комплектация для ESB сети
|
ANB10D-420
|
шт.
|
2
|
3
|
Модуль ввода
аналоговых сигналов 4-20 мА, 8 каналов со встроенным барьером искрозащиты
|
ASI133-S00
|
шт.
|
7
|
4
|
Модуль вывода
аналоговых сигналов 4-20 мА, 8 каналов со встроенным барьером искрозащиты
|
ASI533-S00
|
шт.
|
1
|
5
|
Модуль ввода
дискретных сигналов типа NAMUR, 16
каналов со встроенным барьером искрозащиты
|
ASD143-P00
|
шт.
|
1
|
6
|
Модуль вывода
дискретных сигналов 24В, 8 каналов со встроенным барьером искрозащиты
|
ASD533-S00
|
шт.
|
1
|
7
|
Модуль ввода
дискретных сигналов типа «сухой контакт», 32 канала без барьера искрозащиты
|
ADV151
|
шт.
|
1
|
8
|
Модуль вывода
дискретных сигналов типа «сухой контакт», 32 канала без барьера искрозащиты
|
ADV551
|
шт.
|
1
|
9
|
Заглушка
защитная для пустых слотов в FCU и Node Unit
|
ADCV01
|
шт.
|
9
|
10
|
Изоляционная
перегородка
|
T9083NA
|
шт.
|
1
|
11
|
Центральный
модуль питания 14 выходов, резервированный, 2 входа 220В
|
AEP7D-20
|
шт.
|
1
|
12
|
Кабель для ESB сети
|
YCB301-C020
|
шт.
|
2
|
13
|
Персональный
компьютер для станции оператора и инженерной станции в сборе с клавиатурой,
мышью, дисплеем, программным обеспечением
|
|
шт.
|
2
|
14
|
Стол для
станции оператора
|
YAX101-S02
|
2
|
15
|
Graphic Builder - программное обеспечение для работы на станции
оператора, лицензия
|
LHS5150-V11
|
шт.
|
2
|
16
|
Электронное
руководство по эксплуатации и инструкция пользователя
|
LHS5495-V11
|
шт.
|
1
|