Проектирование автоматизированой системы головной нефтеперекачиваю-щей станции

С.

Глоссарий

7

Обозначения и сокращения

10

Цвета, используемые при проектировании экранных форм

12

Введение

13

1

Техническое задание

16

1.1 Основные задачи и цели создания АСУ ТП

16

1.2 Назначение и состав ГНПС

16

1.3 Требования к автоматике ГНПС

19

1.4 Требования к техническому обеспечению

20

1.5 Требования к метрологическому обеспечению

21

1.6 Требование к программному обеспечению

22

1.7 Требование к математическому обеспечению

22

1.8 Требование к информационному обеспечению

23

2

Основная часть

24

2.1 Описание технологического процесса

24

2.1.1 Резервуарный парк

25

2.1.2 Подпорная насосная станция

26

2.2 Выбор архитектуры АС

27

2.3 Разработка структурной схемы АС

33

2.4 Функциональная схема автоматизации

34

2.4.1 Функциональная схема автоматизации по ГОСТ 21.404-85

35

2.4.2 Функциональная схема автоматизации по ANSI/ISA

36

2.5 Разработка схемы информационных потоков ГНПС

36

2.6 Выбор средств реализации ГНПС

40

2.6.1 Выбор контроллерного оборудования ГНПС

40

2.6.2 Выбор датчиков

47

2.6.2.1 Выбор расходомера

47

2.6.2.2 Выбор уровнемера

52

2.6.2.3 Выбор датчика-сигнализатора уровня

58

2.6.2.4 Нормирование погрешности канала измерения

62

2.6.3 Выбор исполнительных  механизмов

63

2.7 Разработка схемы внешних проводок

71

2.8 Выбор алгоритмов управления  АС ГНПС

72

2.8.1 Алгоритм сбора данных измерений

73

2.8.2 Алгоритм пуска пуска/останова технологического оборудования

74

2.8.3 Алгоритм автоматического регулирования технологическим параметром

76

2.9 Разработка программного обеспечения для программируемых логических контроллеров

80

2.10 Экранные формы АС ГНПС

80

2.10.1 Разработка дерева экранных форм

81

2.10.2 Разработка экранных форм АС ГНПС

82

2.10.2.1 Главное меню

82

2.10.2.2 Область видеокадра

84

2.10.2.3 Мнемознаки

86

Заключение

90

Список использованных источников

91

Приложение 1 Расчет сужающей диафрагмы

93

Термин

Определение

АС

Автоматизированная система это - комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчеркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации

Интерфейс (RS-232C, RS-422, RS-485, CAN)

Интерфейс – это совокупность средств (программных, технических, лингвистических) и правил для обеспечения взаимодействия между различными программными системами, между техническими устройствами или между пользователем и системой

Видеокадр

Видеокадр – это область экрана, которая служит для отображения мнемосхем, трендов, табличных форм, окон управления, журналов и т.п.

Мнемосхема

Мнемосхема  – это представление технологической схемы в упрощенном виде на экране АРМ

Мнемознак (мнемосимвол)

Мнемознак – это представление объекта управления или технологического параметра (или их совокупности) на экране АРМ.

Интерфейс оператора

Интерфейс оператора – это совокупность аппаратно-программных компонентов АСУ ТП, обеспечивающих взаимодействие пользователя с системой

Профиль АС

Понятие «профиль» определяется как подмножество и/или комбинации базовых стандартов информационных технологий и общепринятых в международной практике фирменных решений (Windows,Unix, Mac OS), необходимых для реализации требуемых наборов функций АС. Для определения места и роли каждого базового стандарта в профиле требуется концептуальная модель. Такая модель, называемая OSE/RM (Open System Environment/Reference Model), предложена в ГОСТ Р ИСО МЭК ТО 10000-3–99

Протокол (CAN, OSI, ProfiBus, Modbus, HART, Profibus DP, Modbus RTU, Modbus +, CAN, DeviceNet)

Протокол – это набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в соединение программируемыми устройствами

Кавитация

Кавитация – это образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью.

Техническое задание на АС (ТЗ)

Утвержденный в установленном  порядке документ, определяющий цели, требования и основные исходные данные, необходимые для разработки автоматизированной системы

Технологический  
процесс (ТП)

Технологический процесс – последовательность технологических операций, необходимых для выполнения определенного вида работ. Технологический процесс состоит из рабочих операций, которые в свою очередь складываются из рабочих движений (приемов)

СУБД

Система управления базами данных это  – совокупность программных и языковых средств, предназначенных для управления данными в базе данных, ведения базы данных, обеспечения многопользовательского доступа к данным

Архитектура АС

Архитектура автоматизированной системы  – это набор значимых решений по организации системы программного обеспечения, набор структурных элементов и их интерфейсов, при помощи которых компонуется АС

SCADA

(англ. Supervisory Control And Data  
Acquisition – диспетчерское управление и сбор данных)

Под термином SCADA понимают инструментальную программу для разработки программного обеспечения систем управления технологическими процессами в реальном времени и сбора данных

ФЮРА. 425280

ФЮРА это  – код организации разработчика проекта (ТПУ); 425280 это – код классификационной  характеристики проектной продукции по ГОСТ 3.1201-85 (в соответствии с шестизначный классификационной характеристикой ОКП этот код означает проектирование распределенного автоматизированного управления технологическим объектом)

ОРС-сервер

ОРС-сервер – это программный комплекс, предназначенный для автоматизированного сбора технологических данных с объектов и предоставления этих данных системам диспетчеризации по протоколам стандарта ОРС

Стандарт

Стандарт – образец, эталон, модель, принимаемые за исходные для сопоставления с ними др. подобныхобъектов.

Стандарт в Российской Федерации –  документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг

Объект управления

Объект управления – обобщающий термин кибернетики и теории автоматического управления, обозначающий устройство или динамический процесс, управление поведением которого является целью создания системы автоматического управления

Программируемый логический контроллер (ПЛК)

Программируемый логический контроллер  или программируемый контроллер – специализированное компьютеризированное устройство, используемое для автоматизации технологических процессов. В отличие от компьютеров общего назначения, ПЛК имеют развитые устройства ввода-вывода сигналов датчиков и исполнительных механизмов, приспособлены для длительной работы без серьёзного обслуживания, а также для работы в неблагоприятных условиях окружающей среды. ПЛК являются устройствами реального времени.

Диспетчерский пункт (ДП)

Диспетчерский пункт – центр системы диспетчерского управления, где сосредоточивается информация о состоянии производства

Автоматизированное рабочее место (АРМ)

Автоматизированное рабочее место – программно-технический комплекс, предназначенный для автоматизации деятельности определенного вида. При разработке АРМ для управления технологическим оборудованием как правило используют SCADA-системы

Распределенная система управления (РСУ)

Распределенная система управления – система управления технологическим процессом, характеризующаяся построением распределённой системы ввода вывода и децентрализацией обработки данных

ТЕГ

ТЕГ – метка как ключевое слово, в более узком применении идентификатор для категоризации, описания, поиска данных и задания внутренней структуры

Корпоративная информационная система (КИС)

Корпоративная информационная система – это масштабируемая система, предназначенная для комплексной автоматизации всех видов хозяйственной деятельности больших и средних предприятий, в том числе корпораций, состоящих из группы компаний, требующих единого управления.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ  ТП)

Автоматизированная система управления технологическим процессом – комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Под АСУ ТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт

Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор

Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор – устройство, используемое в системах автоматического управления для поддержания заданного значения измеряемого параметра. ПИД-регулятор измеряет отклонение стабилизируемой величины от заданного значения (уставки) и выдаёт управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально этому отклонению, второе пропорционально интегралу отклонения и третье пропорционально производной отклонения.

Modbus

Modbus – это коммуникационный протокол, основанный на архитектуре «клиент-сервер»

Аббревиатура

Краткая характеристика

OSI (Open Systems Interconnection)

Эталонная модель взаимодействия открытых информационных систем

PLC (Programmable Logic Controllers)

Программируемые логические контроллеры (ПЛК).

HMI (Human Machine Interface)

Человеко-машинный интерфейс

OSE/RM (Open System Environment Reference Model)

Базовая модель среды открытых систем

API (Application Program Interface)

Интерфейс прикладных программ 

EEI (External Environment Interface)

Интерфейс внешнего окружения

OPC (Object Protocol Control)

OLE для управления процессами

OLE (Object Linking and Embedding)

Протокол, определяющий взаимоотношение объектов различных прикладных программ при их компоновке в единый объект/документ

SNMP (Simple Network Management Protocol)

Протокол управления сетями связи на основе архитектуры TCP/IP

ODBC (Open DataBase Connectivity)

Программный интерфейс доступа  к базам данных (открытая связь с базами данных)

ANSI/ISA (American National Standards Institute/ Instrument Society of America)

Американский национальный институт стандартов/Американское общество приборостроителей

DIN (Deutsches Institut für Normung)

Немецкий институт по стандартизации

IP (International Protection)

Степень защиты

LAD (Ladder Diagram)

Язык релейной (лестничной) логики

ППЗУ

Программируемое постоянное запоминающее устройство

КМР

Клапан малогабаритный регулирующий

АЦП

Аналого-цифровой преобразователь

ЦАП

Цифро-аналоговый преобразователь

МККТТ

Международный консультативный комитет  по телефонии и телеграфии

ГНПС

Головная нефтеперекачивающая станция

УПС

Узел подключения станции

ФГУ

Площадка фильтров грязеуловителей

РП

Резервуарный парк

ПНС

Подпорная насосная станция

УУН

Узел учета нефти

МНС

Магистральная насосная станция

МНА

Магистральный насосный агрегат

КРД

Камера регулирования давления

РВС

Резервуар вертикальный стальной

КИПиА

Контрольно-измерительные приборы  и автоматика

ВНИИМС

Всероссийский научно-исследовательский  институт метрологической службы

САР

Система автоматического регулирования

ПАЗ

Противоаварийная автоматическая защита

ПО

Программное обеспечение

УСО

Устройство сопряжения (связи) с  объектом, устройство ввода/вывода