Автоматизация процесса подготовки газа к транспорту

1. Автоматизация процесса подготовки газа к транспорту

Дипломник: Поляков А.К.
Руководитель: к.т.н., доц. каф. КС
Говорков Д.А.

2. Цель работы

Проектирование АСУ ТП цеха сепарации газа для
обеспечения
• сбора и обработки информации о состоянии
технологических параметров, исполнительных
механизмов и технологического оборудования
• управления исполнительными механизмами в
автоматическом режиме, а также организации человекомашинного интерфейса для автоматизированного режима
управления
• формирования предупредительных сигнализаций
оперативному персоналу
• обнаружение, сигнализация и регистрация отклонений
параметров от установленных границ
• анализ срабатывания блокировок и защит
• ведение базы данных реального времени, а также
архивации и хранения истории состояния объекта с
требуемого момента времени

3. Задачи дипломного проектирования

Разработка схемы автоматизации установки осушки
газа
Выбор полевого оборудования
Выбор программируемого контроллера
Разработка блок-схемы
контроллера
алгоритма
управления
Определение оптимальных настроек регулятора
3

4. Схема автоматизации

Ñ - 101 - 1
Ñ - 101 - 2
Ñ - 101 - 4
Ñ - 101 - 3
ÀÇ1
î ò Ï Ï À - 1,2
êë1
êë3
êë2
êë4
Í à ôàêåë
ÑÎ
êë5
ÀÇ2
ÑÎ
Í à ÄÊÑ
Ô - 101 - 1
Ð - 101- 1
êë8
êë6
êë9
Ñ Ô - 101 -2
Ñ Ô - 101 -3
Ñ Ô - 101 -4
ÑÎ
 Š- 309 -1
êë7
ÑÎ
ÑÎ
Ð - 101 - 2
Å - 102
ÑÎ
Å - 101
êë8
 ÊÍ Ñ
4
ÁÐ. 15.03.04.44/113-à.150.2016.00.ÈË
Èçì Ëèñò ¹ äî êóì åí òà Ï î äï èñü Äàòà
Äèï ëîì
Ðóêî â
Êîí ò
Êîí ñ
Í .êî íò
Çàâ.êàô
Ï î ëÿêî â À.Ê.
Ãîâî ðêî â Ä.À.
Êóçÿêî â Î .Í .
Öåõ
ñåï àðàöèè
ãàçà
Ñõåì à àâòî ì àòèçàöèè
ôóí êöèî í àëüí àÿ
Ëèòåðà
Ëèñò 1
Ì àññà
Ì àñø òàá
Ëèñòî â 1
ÀÒÏ áçó-13

5.

Структурная схема АСУ ТП
Сеть
предпр
и-ятия
БД
ПО на
LAD

6. Оборудование нижнего уровня

Выбраны преобразователи ТП
удовлетворяющие требованиям по
МЕТРАН-150TG
МЕТРАН-150TG
Сапфир – 22 ДУ – Ex
ТСП Метран-276
6
СУР-10
AUMA MATIC

7. Сравнительный анализ контроллеров

Критерии
выбора
Надежность
Доступность среды
разработки программы
Модульная структура
Количество точек
ввода/вывода
Сетевые возможности и
интерфейсы
Быстродействие
Функциональные
возможности среды
разработки программ

8. Конфигурация контроллера

Количество сигналов АСУ ТП
Аналоговы
е входные
32
(AI)
Дискретны
е входные
92
(DI)
Дискретны
е
42
выходные
(DО)
С учетом 15%
резерва
Выбранные модули
CPU 313C-2 DP
аналоговые входные
• SM331 AI8– 4 шт
дискретные входные
• SM321 DI32– 3 шт
дискретные
выходные
• SM322 DO32– 1 шт
8

9. Схема внешних соединений

9
¹

10. Блок-схемы алгоритмов

Î ñí î âí àÿ ï ðî ãðàì ì à
Í à÷àëî
Ï î äï ðî ãðàì ì à ðåãóëèðî âàí èÿ
óðî âí ÿ â Ñ-1/1
Ï î äï ðî ãðàì ì à î òêðû òèÿ
çàäâèæêè
Í à÷àëî
Ï î äï ðî ãðàì ì à èí èöèàëèçàöèè
äà
Óðî âåí ü min
Ï î äï ðî ãðàì ì à î áðàáî òêè
äèñêðåòí î é èí ô î ðì àöèè
Àâàðèÿ
Í à÷àëî
í åò
äà
Óðî âåí ü màõ
Ï î äï ðî ãðàì ì à çàï èñè ï î êàçàí èé àí àëî ãî âûõ
äàò÷èêî â â òåõí è÷åñêèõ âåëè÷èí àõ
Çàäâèæêà í åò
çàêðûòà
Àâàðèÿ
í åò
äà
Ï ÈÄ-ðåãóëèðî âàí èå
óðî âí ÿ â Ñ-1/1
Î òêðûòü
çàäâèæêó
Ï î äï ðî ãðàì ì à ðåãóëèðî âàí èÿ
óðî âí ÿ â ñåï àðàòî ðå Ñ-1/1
Ï ðî âåðêà í à
ì åðòâóþ çî í ó
Òàéì åð=20 ñåê
Ï î äï ðî ãðàì ì à ðåãóëèðî âàí èÿ
óðî âí ÿ â ñåï àðàòî ðå Ñ-1/2
í åò
Ï åðåõî ä í à
äà
äà ï î äï ðî ãðàì ì ó
çàêðûòèÿ çàäâèæêè
Êî í åö
Ï î äï ðî ãðàì ì à óï ðàâëåí èÿ óðî âí åì
â ðåçåðâóàðå Ð-1
Åñòü êî ì àí äà
í åò
çàêðû òü çàäâèæêó
Çàäâèæêà í åò Ñî î áù åí èå î ï åðàòî ðó
"Î òêàç î òêðûòèÿ çàäâèæêè"
î òêðûòà
äà
Ï î äï ðî ãðàì ì à ï óñêà í àñî ñà Í -1/1
Ï î äï ðî ãðàì ì à óï ðàâëåí èÿ
ðàçäåëèòåëåì Ð-101
Ï î äï ðî ãðàì ì à î ñòàí î âà í àñî ñà Í -1/1
Ñî î áù åí èå î ï åðàòî ðó
"Çàäâèæêà î òêðû òà"
Í à÷àëî
Êî í åö
í åò
äà
Ï î äï ðî ãðàì ì à î ï ðî ñà äàò÷èêî â
í àñî ñà Í -1/1
Àâòî ì àòè÷åñêèé ðåæèì
Óðî âåí ü màõ
í åò
í åò Çàêðûòü í åò
äà
Çàêðûòü
çàäâèæêó
Î òêðûòü
äà
Î òêðû òü
çàäâèæêó
Êî í åö
10
Î òêðû òü
çàäâèæêó
Пакет
программировани
я
 Simatic Step 7
Задание
конфигурации
ПЛК и сетей
(утилиты
HWConfig и
NetPro)
Программирова
ние ПЛК с
помощью
Simatic Manager
LAD (Ladder
Diagram) —
релейные
диаграммы
FBD (Function
Block Diagram)
—
функциональн
ые блочные
диаграммы
STL (Statement
List) — список
инструкций

11. АРМ оператора ЦСГ

12. Расчет САР уровня в сепараторе

Переходная характеристика объекта
Получена при 10% перемещении РО
Передаточная функция объекта
40 s
12
3,33 e
W (s)
(60 s 1)

13. Расчет САР уровня в сепараторе

Параметры настройки
регулятора
Постоянная времени
интегрирования
График переходного процесса
Step Response
1.4
System: Wi
Time (seconds): 180
Amplitude: 1.06
1.2
System: Wi
Time (seconds): 220
Amplitude: 1.05
Amplitude
1
0.8
Ти = 54 с
0.6
Коэффициент
передачи регулятора
0.4
0.2
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
kр = 0,199
Time (seconds)
13
Показатели качества ПИ-регулирования
• Перерегулирование – 6%
• Время регулирования – 220 с

14. Заключение

Спроектирован программно-аппаратный комплекс
АСУ ТП цеха сепарации газа
Верхний уровень - АРМ оператора
• обеспечивает взаимодействие оператора цеха с технологическим
процессом
• реализован на базе
• программного пакета TRACE MODE 6
Средний уровень – подсистема контроля и
управления
• блок бесперебойного питания
• автоматические выключатели
• блоки питания аналоговых и дискретных датчиков
• программируемый логический контроллер Siemens SIMATIC S7-300
Нижний уровень
• измерительные датчики параметров технологического процесса и
контроля состояния оборудования
• силовые исполнительные устройства
Произведён расчёт САР уровня конденсата в
сепараторе С-101-1. Рассчитанные значения настроек
ПИ-регулятора можно считать оптимальными.