Автоматизация компрессорной станции

1. Автоматизация компрессорной станции

Дипломник – Сачко В.В.
Руководитель - к.т.н, доц.
Говорков Д.А.

2. Цель работы

Разработка системы автоматизации КС
для повышения эффективности
эксплуатации ГПА
Задачи проекта
произвести выбор технических средств автоматизации
выбрать контроллер и его конфигурацию
рассчитать оптимальные настройки регулятора

3. Технологический процесс КС

4.

Òî ï ëèâí ûé
ãàç
í à ñâå÷ó
3à
â ÂÎ Ó í à ï î äî ãðåâ
öèêëî âî ãî âî çäóõà
45
3
ÇÎ Â
M 45a
PDT 16
16a
44
QE
44a
19à
Êë2
TT 2
2à
PDT
1a
1
37
19
12
12a M
10
SE
SE
13a
10a
37a
24
15à
20 ÇÒÃ
38a
15
27
26
SE
Èç
ì àãèñòðàëè
29a
SE
TT
24a
SE
PDT
27a
39a
26a
20a
21
39
21a
GE
GE
34
35
34a
PDT
40a
35a
40
36
Òä
í
M
36a
8
11
GE
43
43a
ðåöèðêóëÿöèÿ
14
GE
8a
GE
11a
14a
ñæàòûé
âî çäóõ â ÊÑ
PT
22a
TT
25
28
GE
GE
25a
33
GE
GE
32a
33a
30
28a
23a
32
41
GE
30a
22
42
Íà
êî ëüöî
PT TT
23
42a
43a
Â
ì àãèñòðàëü
PGS 4
4a
PT 5
5a
6à
Êë1
ñåòêà
29
PT 18
18a
13
ï àòðóáî ê
âõî äí î é
PT TT
PGS 17
17a
9
9a M
38
Íà
ñâå÷ó
6
âûõëî ï í û å
ãàçû
ãëóø èòåëü
ø óì à
PDT 7
7a
TT 31
31à
1
5
-5
0Ñ
1
0
%
5
0
%
ÍÏÂ
3
,5
-7
,5Ì Ïà
1
-1
0Ñ
0
,1
-0
,6êÏà
3
,5
-7
,5Ì Ïà
0
,1
-0
,6êÏà
0
-1
0ìì/ñ
0
-2
0
0Ñ
0
-1
0ìì/ñ
0
-1
0ìì/ñ
0-1
0ìì/ñ
0
-10ìì/ñ
0-7
00Ñ
0
-1
0ìì/ñ
3
5
0
0
-5
3
0
0îá/ìèí
3
5
0
0
-5
3
0
0îá/ìèí
0-7
00Ñ
2
,3
-3Ì Ïà
0
-1
0ìì/ñ
3
5
00
-5
3
0
0îá/ìèí
2,3
-2
,5Ì Ïà
1
,8
-3Ì Ïà
0
-1
0ìì/ñ
0
,1
-0
,6êÏà
0
-1
0ìì/ñ
3
5
0
0
-5
30
0îá/ìèí
0
-1
0ìì/ñ
35
0
0
-5
3
0
0îá/ìèí
0
,1
-0,6êÏà
-3
5
-3
5Ñ
0
,9
-1
,6Ì Ïà
1
,0
-1
,5Ì Ïà
0
,1
-0
,6êÏà
Ï óñêîâî é í à ñâå÷ó
ãàç

5.

42
Êë11
Ì À2
Ì À1
M 42a
41 QE
41a
12
12a
TT 1
1à
PT 11
11a
37 38
PT TT
2
14
SE
13a
3
14a
2a
M
13
3a
38a
4
Êë12
SE
37a
PDT 39
39a
PT
4a
43
GE
43a
44
í
M
44a
ìí
ìí
SE
7a
5
TT
PT
5a
10
TT
7
6a
8a
9
6
8
PT TT
SE
SE
35a
10a
9a
TT 15
15a
PT
16
36a
35 36
34
PT
34a
16a
33
32
PT TT
18
17
18a
31a
29a
31
29
PT
PT
33a
32a
30a
30
TT
17a
28
23
28a
ÀÇ4
23a
ÀÇ2
LT
20a
TT
26a
LT
19a
Ô
óíêöèÿÀ
Ñ
ÓÒ
Ï
íèæ
íåãî ó
ðîâíÿ
(ì èêðîïðîöåñ
ñ
îð
íûé
êîíò
ðîëëåð
)
Îïåðàò
îðàò
îð
íàÿ
)
Ô
óíêöèÿÀ
Ñ
ÓÒ
Ï
âåð
õíåãî ó
ðîâíÿ
(À
Ð
Ì ÎÒ
Óï ðàâëåí èå
Ðåãóëèðî âàí èå
Ðåãèñòðàöèÿ
Ñèãí àëèçàöèÿ
Âû÷èñëåí èå
Ï îêàçàí èå
Ñèãí àëèçàöèÿ
Óï ðàâëåí èå
Ðåãèñòðàöèÿ
E
2á
E
3á
13â
E
E
4á
5á
6á
7á
8á
9á
10á
11á
12á
13á
NS
NS
18â
14â
23â
25â
27â
Ì ïà
0,1
-0
,2
35
37
36
38
40 41
39
NS
28â
NS
30â
E
NS
40â
E
E
E
E
E
E
E
42 43
44
NS
42â
44â
E
E
E
/ñ
åê.
30
-7
0Ñ
0
,1
-0,2
0-30Ñ
22â
NS NS
NS
NS NS
20â
80-5
00ì ì
0
-1
5Ñ
10
0-50
0ìì
30
-8
0Ñ
NS
34
33
40ìì
32
êÏà
31
10
%
50
%
ÍÏ Â
30
27 28 29
Ì ïà
26
30
-80Ñ
25
0,15
-0,4
23 24
Ì ïà
22
0,55
-0
,7
20 21
Ì ïà
19
2-30Ñ
18
0,1
-0,2
17
0,1
-0
,2
16
Ì ïà
15
Ì ïà
12â
E
E
E
E
E
E
E
E Y E SY E SY E E Y E E Y E E Y E SY E E Y E S Y E S Y E E Y E HS HS
1á
14
5
-16
0Ñ
NS NS
Í ÊÓ, ÊÐÓ 6êÂ
Ù èò îï åðàòîðà
13
0,1
-0
,2
12
11
0,3
5-0,4Ì ïà
35
00-5
30
0îá/ìèí
0-70
0Ñ
10
9
8
2,3-2
,5Ì ïà
7
6
26
21
35
00-53
00îá/ìèí
0-7
00Ñ
5
3,5-7 ,5 Ì ïà
35
00-5
30
0îá/ìèí
35
-3
5Ñ
4
35
00-53
00îá/ìèí
3
35
00-5
300îá/ìèí
2
3,5-7 ,5 Ì ïà
1
22
ÀÇ1
20
19
TT
24a
22a
21a
E
E
E
E
E
E
E
HS E Y E E Y E E Y E HS E Y E HS EY E HS HS E Y E HS EY E HS HS E Y E HS E Y E E Y E E Y E E Y E E Y E E Y E E Y E E Y E E Y E HS QISA HS GY E HS
14á
15á
16á
17á
18á
19á
20á
21á
22á
23á
24á
25á
26á
27á
28á
29á
30á
31á
32á
33á
34á
35á
36á
37á
38á
39á
40á
41á
42á
43á
44á
24
25a
25
27a
ÀÇ3
27

6. Структура АСУ ТП

7. Выбор средств автоматизации нижнего уровня

Cигнализатор уровня
• УЗС-207
Преобразователи уровня
• Сапфир 22 ДУ
Преобразователи температуры
• Метран 276
Cигнализатор давления
соответствие по
климатическом
климатическом
у исполнению и
взрывозащите
• ДМ 2005
Преобразователи давления
использование
стандартных
стандартных
выходных
сигналов
• Метран 150 TG
серийный выпуск
отечественной
промышленностью
наличие
требуемых
диапазонов
диапазонов
измерения,
точности и
надежности

8. Выбор контроллера

SLC–5/05
«Rockwell Automation», США
МФК
«ТЕКОН», Россия
TREI-5В-00
«КРУГ», Россия
№
Компании
1
Emerson Process Management
2
Honeywell Process Solutions
3
ABB
4
Invensys
5
Danaher/Viridor – GLI, Thomson, Raytek
6
Schnedier Electric
7
Siemens Energy & Automation
8
Rockwell Automation
…
…
18
Yokogawa Electric
19
Endress+Hauser
…
…
46
Krohne
Список 50 самых крупных поставщиков средств контроля и
управления технологическими процессами
североамериканского и мирового рынков
8

9. Преимущества SLC 500

Сравниваемые
ПЛК
Надежность
Модульность
ЭК-2105
• фирмы ЭМИКОН
Расширенный
набор
инструкций
SIMATIC S7-200
• фирмы Siemens
SLC-500
• Allen Bradley
Гибкость
коммуникацион
ной сети
Широкий выбор
устройств
ввода/вывода

10. Конфигурация контроллера

Количество обрабатываемых сигналов
• входных аналоговых (AI) – 71
• входных дискретных (DI) – 36
• выходных дискретных (DO) – 45
Конфигурация
• процессор SLC 5/04 (каталожный номер 1747L542B);
• Входной аналоговый модуль 1746-NI8 – 10 шт
• Входные дискретные модули 1746-IВ32 – 1 шт
• Входные дискретные модули 1746-IВ16 – 1 шт
• Выходной дискретный модуль 1746-OВР16 – 3 шт
• Выходной дискретный модуль 1746-OВР8– 1 шт

11. Схема электрических соединений

2
4
5
FU5
220~
50Ãö
FU5
220~
50Ãö
FU6
AC (~)
2
Com (~)
In 0
5
GRND
6
FU6
8
X1
X1
4 3 2 1
6 5 4 3 2 1
6 7
8 9
In 9
In 10
In 3
In 11
In 4
In 12
In 5
In 13
In 6
In14
In 7
3 DC (+)
1
12
In 8
In 1
In 2
Ch 0 (+)
20
Ch 0 (-)
16 Ch 1 (+)
25
17
26
13
18 Ch 2 (+)
23
In 15
11 10
15 14
15 14
2 1
2 1
Out 1
Out 2
Out 3
Out 5
Ch 3 (-)
Ch 4 (+)
Com (-)
Out 0
Out 4
19 Ch 2 (-)
24
Ch 3 (+)
1 Com (-)
11 10
Ch 1 (-)
21
Out 15
1
Com (-)
Ch 4 (-)
Ch 7 (+)
Ch 7 (-)
FU1
1
220~
50Ãö
2
FU2
FU2
2 1
2 1
13 12
17 16
S
1
380~
50
2
3
3
4
FU2
5
6
FU3
2
1
1
7
3
2
S
2
FU2
4
3
1
FU3
6
5
2
10
3
1
3
4
380~
50Ãö
5
9
6
1
7
7
2
4
10
3
4
1
18
19
20
21
23 24
25
7
8
9
26
9
8
5
10
9
11
6
8
22
10
27 18
19
20
21
23 24
25
(-)
14
"?"
Á S3
3
13 16 10
"A"
1'
S2
27
19
20
21
3
Ì
S3
3
2
2
3'
3'
2'
2'
mA
27
18
19
ÁÐÓ-32
9
25
mA
20
15 12
26
23
21
25
26
26
27
26
12 15
ÁÐÓ-32
9
28
FU
22
20
24
21
27
30
2'
24
1'
26
Ì ÝÏ -25000/25-63-Ï ÂÒ4
2'
17
1
25
29
3'
27
22
Á
24
28
3'
S2
ÊÌ 2-1
22
23
3
2
"?"
16
18
16
Ì
2
ÊÌ 2-1
17
(+)
1
S1
15
(-)
15
26
11
12
13
13
14
S1
9
(+)
12
10 16 13
"A"
7
23
FU
220~
50Ãö
18
19
220~
50
29
30
Ì ÝÏ -25000/25-63-Ï ÂÒ4

12. Алгоритм программы пуска ГПА

13. Экраны оператора

14. САР подачи пускового газа

Постоянная времени
объекта
Тоб = 0,9 с
Время запаздывания
Переходная характеристика
объекта
τоб = 0,25 с
Коэффициент передачи
объекта
kоб = 3,33
WОБ ( s )
3,33
e 0,25s
0,9s 1
14

15. Расчет настроек регулятора

График переходного
процесса
Параметры
настройки
регулятора
Постоянная
времени
интегрирования
Ти = 0,1617 с
Коэффициент
передачи
регулятора
kр = 2,2616
Показатели качества ПИрегулирования
Перерегулирование –
4,74 %
Время регулирования –
1,85 с
15

16. Основные результаты работы

Разработана трехуровневая АСУ ТП установки ДКС
Нижний уровень первичных преобразователей, датчиков и
исполнительных механизмов выбран на базе отечественной техники,
отвечающей современным требованиям автоматизации
Произведен выбор модели контроллера SLC 5/04 и его модулей
Составлены блок-схемы алгоритмов для программирования контроллера
на языке лестничной логики Ladder Logic
Функции операторского интерфейса осуществляются с применением
программного пакета RS View–32
Произведен расчет системы автоматического регулирования уровня в
сепараторе. В результате расчета получены показатели качества
регулирования для ПИД-закона регулирования