Разработка АСУ ТП Центрального пункта сбора и подготовки нефти

• тестовый запуск участка для быстрого тестирования отдельного экрана, графического объекта или анимации. Это позволит получить данные с объекта и быстро запустить только отдельный участок проекта, а не запускать на выполнение весь проект целиком; 
• изменения проекта в режиме on-line. В RSView для того, чтобы совершить изменения в интерфейсе проекта, нет необходимости завершать процесс; редактирование какого-либо окна SCADA-системы можно производить во время выполнения процесса, при этом изменения войдут в силу при следующем открытии этого окна;
• возможность тестирования проекта при различных условиях за счет использования наборов параметров, рассматриваемых как единое целое состояние системы («рецептов»).

Защита проектов: при запуске проектов немаловажно разграничить доступ различных операторов к отдельным частям проекта. RSView32 дает возможность обезопасить проекты с помощью 16 уровней защиты проекта и защиты на уровне системы. Защита на уровне проекта позволит ограничить доступ пользователей или групп пользователей к определенным дисплеям или запретить им изменять определенные значения тегов. Защита на уровне системы позволит заблокировать пользователей внутри проекта RSView32 так, что они не смогут выйти в операционную систему Windows.

 

3.4.2 Описание операторского интерфейса

 

Существует ряд требований, предъявляемых к современному пользовательскому  интерфейсу оператора:

• интерфейс программы должен быть интуитивно понятным пользователю;
• интерфейс должен быть удобным, т.е. для достижения какого либо результата пользователю нужно выполнить минимум операций;
• программа работающая в автоматическом режиме должна вести протокол.

Разработанный пользовательский интерфейс отвечает вышеперечисленным  требованиям.

 

3.4.3 Описание экрана «Входные сепараторы»

 

На экране «Входные сепараторы», представлена мнемосхема технологического процесса площадки входных сепараторов. На мнемосхеме присутствует изображения двух сепараторов (С1/1..С1/2), устройства предварительного отбора газа (УПОГ), каплеуловители (КУ1/1..КУ1/2) и двух газосепараторов (ГС1..ГС2). Кроме того на мнемосхеме присутствуют следующие объекты: P –давление газа в сепараторе и газосепараторе, H – уровень сырья в сепараторе, H_F – уровень раздела фаз «вода-нефть», процент открытия клапана, Q_H – расход нефти а также кнопки переключения между экранами проекта (Меню, НГВР). Для лучшего восприятия изменения технологического параметра уровня нефти, раздела фаз и уровня нефти в кармане сепаратора существует анимация изображенная на сепараторе Приложение Ж.

Для каждого из объектов системы существует набор переменных, значения которых либо отображаются на индикаторах, либо передаются в программу, при использовании оператором соответствующих  органов управления объектами.

 

3.4.4 Расчет точности отображения на экранах

 

Расчет точности отображения  на экранах аналоговых значений производится по формуле (3.1):

 

T=(max-min)·η/100                                       (3.1)

 

Где max-максимальный предел измерения датчика, min – минимальный предел измерения датчика, η-класс точности прибора. 

Исходя из этого расчет точности отображения на экранах  аналоговых значений приведен в таблице 3.3.

 

Таблица 3.3 – Расчет точности отображения на экранах

Наименование сигнала	Пределы измерения прибора, датчика	Класс точности	Точность отображения  на экране
Уровень нефти в сепараторе С1/1…С1/4	0..3,4	0,2	0,0068
Раздел фаз в сепараторе С1/1…С1/4	0..3,4	0,2	0,0068
Давление газа до каплеуловителя КУ1/1…КУ1/4	0,1..2,5	0,5	0,012
Уровень нефти в карманах С1/3…С1/4	0..1,3	0,5	0,0065
Расход нефти после  сепаратора С1/1…С1/4	53..650	0,5	2,985
Расход пластовой воды после сепаратора С1/1…С1/4	6..700	0,5	3,47
Давление газа на выходе из ГС1, ГС2	0,1..2,5	0,5	0,012

 

 

 

 

 

 

4 Расчет надежности  проектируемой системы ЦПС 

4.1 Общие положения

 

В соответствии с ГОСТ 27.002-84  надежность АСУ ТП определяется, как способность системы выполнять заданные функции, сохраняя во времени  значения установленных в заданных пределах эксплуатационных показателей, при заданных условиях эксплуатации.

Отказом функции является полная потеря способности разработанной системы выполнять эту функцию или нарушение хотя бы одного из требований, предъявляемых к качеству выполнения этой функции, возникающее при заданных условиях эксплуатации АСУ ТП и нормально функционирующем технологическом объекте управления [13].

На стадии проектирования системы АСУ ТП, рассматриваются  следующие показатели надёжности:

а)  функция централизованного  контроля характеризуется показателями безотказности:

• наработка на отказ (в единицах времени) Т;
• вероятность безотказной работы функции в течение заданного времени P(t).

б)  показателями ремонтопригодности:

• среднее время восстановления способности АСУ ТП к выполнению функции (Т_в).

в)  комплексными показателями:

• коэффициент готовности по функции К_г;
• коэффициент оперативной готовности по функции К_ог.

г) управляющие    функции    АСУ  ТП  характеризуются    комплексным показателем надежности:

• коэффициент готовности по функции К_г.

 

4.2 Методика расчета показателей надежности

 

Расчёт показателей  надёжности производиться в следующей  последовательности:

• определяется перечень функций АСУ ТП, к которым предъявляются требования с точки зрения надежности;
• определяется состав технических средств, участвующих в реализации функций АСУ ТП;
• строится структурно-логическая схема расчета надежности, представляющая собой последовательно-параллельное соединение технических средств, участвующих в реализации функций АСУ ТП.

Для каждого технического средства, участвующего в расчёте надёжности определяются такие параметры как поток отказов (4.1):

 

                                                                                                          (4.1)

 

И поток восстановления (4.2):

 

                                                                                                          (4.2)

 

В расчетах Т и Т_в берутся из норм технических условий на устройства. Производится упрощение структурно-логической схемы расчета надежности функций. Суть этого упрощения заключается в объединении не резервированных технических средств, входящих в не зарезервированные участки. При этом совокупность последовательно соединенных не зарезервированных технических средств заменяется одним эквивалентным элементом, имеющим характеристики параметров потока отказов (4.3) и восстановления (4.4), определяемых соответственно по формулам:

                                                                                     (4.3)

 

                              (4.4)

 

При параллельном соединении  с  горячим резервированием значения показателей надёжности рассчитываются по формулам:

• наработка на отказ (4.5):

 

                                               ;                                            (4.5)

 

• коэффициент готовности по функции (4.6):

 

;                   (4.6)

 

 

 

• среднее время восстановления (4.7):

 

                                 .                                    (4.7)

Производится определение  показателей надёжности по формулам (4.8) и (4.9):

                                                 

                                                              ;                                                (4.8)

 

                                                                .                                                   (4.9)

 

При расчете принимается  допущения:

• вероятность безотказной работы функции АСУ ТП в течение времени t не зависит от момента начала работы;
• функция распределения времени наработки на отказ и времени восстановления подчиняется экспоненциальному закону;
• контроль состояния технических средств АСУ ТП непрерывный;
• обслуживание осуществляется при неограниченном восстановлении.

4.3 Расчет надежности по функции автоматического управления

 

Функции системы, к которым  предъявляются требования с точки  зрения надёжности, являются: сигнализация, управление, измерение и регистрация.

В реализации функции  измерения принимают участие  следующие составные элементы системы:

• датчик (Т=50000 ч, Тв=1 ч);
• контроллер (Т=100000 ч, Тв=1 ч);
• модуль приема аналоговых сигналов (Т=75000 ч, Тв=1 ч);
• ЭВМ (Т=150000 ч, Тв=1 ч).

По формулам (5.1), (5.2) вычислим параметры потока отказов и восстановления:

;

 

 

 

;

 

Используя формулы (4.3) и (4.4), найдём параметры потоков отказа и восстановления системы элементов:

 

l_Э = (2 + 1 + 1,3 + 0,66) ×10^-5 = 4,96 ×10^-5;

 

m_э=

= 1;

 

Используя формулы (4.3) и (4.4), найдём параметры надежности системы в целом:

Время наработки на отказ  системы:

 

;

 

Время восстановления системы:

 

час;

 

Вероятность безотказной  работы за 10000 часов (4.10):

 

                     ;                                    (4.10)

                                                        

= 0,6.

                                                     

По этой методике аналогично можно определить показатели надёжности для функций управления, сигнализации и регистрации. По данным расчета мы можем определить, что система обладает хорошей надежностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Безопасность и экологичность проекта

 

5.1 Условия  труда операторов

 

Условия труда: Совокупность факторов производственной среды и трудового процесса, оказывающих влияние на работоспособность и здоровье работника. (Федеральный закон от 17.07.99г. № 181-ФЗ «Об основах охраны труда в РФ» [14]).

При эксплуатации персональной вычислительной машины (ПЭВМ),  видеодисплейного терминала (ВДТ) на оператора могут оказывать действие следующие вредные и опасные производственные факторы:

• повышенные уровни электромагнитного излучения;
• повышенный или пониженный уровень освещенности;
• повышенная яркость светового изображения;
• повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;
• напряжение зрения, внимания, длительные статические нагрузки.

При эксплуатации электрооборудования опасным производственным  фактором является электрический ток. Предельно-допустимая величина переменного  тока 0,3 мА. При увеличении тока до 0,6-1,6 мА человек начинает ощущать его воздействие. Факторами, определяющими степень поражения электротоком , являются сила тока, продолжительность воздействия электротока на человека, место соприкосновения и путь прохождения проникновения тока, состояние кожи, электрическое сопротивление тела, физиологическое состояние организма.