Установки подготовки нефти на НПЗ

Если нефть  содержит большое количество органических кислот, то в нефть (после ЭЛОУ или на ее последнюю ступень) подают раствор щелочи обычно в количестве 1 - 5 г/т (из расчета обеспечения рН 5,5 - 7,0).

Важным элементом  технологии установок ЭЛОУ является промывная вода. Для того чтобы сократить или свести до нуля использование пресной воды из внешних источников (водопровода, реки), в качестве свежей воды на ЭЛОУ подают технологические конденсаты водяного пара, образующиеся на установке перегонки нефти, в состав которой входит блок ЭЛОУ, а также конденсаты с других технологических установок (каталитического крекинга, гидроочистки и др.). Конденсат с установки перегонки нефти используют обычно без специальной обработки, конденсаты с других установок часто содержат сульфиды и гидросульфиды аммония, которые при нагревании распадаются на сероводород и аммиак. Такие конденсаты перед подачей на ЭЛОУ продувают водяным паром для отдувки сероводорода и аммиака.[3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Составление  структуры АСУ ТП ЭЛОУ 

В АСУ ТП используется обычно четырехуровневая организация системы контроля и управления.

1) Уровень возникновения  информации – по оборудованию  это, в основном, датчики (первичные  преобразователи), исполнительные механизмы.  На этом уровне формируется  первичная информация, поступающая в систему АСУ ТП, на этот уровень адресуются управляющие воздействия.

2) Уровень контроля  и управления технологическим  процессом. Данный уровень предлагается  как достаточно автономный, который  при отсутствии связи с верхним  уровнем способен работать достаточное время без потери информации и осуществлять автономное управление – в обычном режиме и в аварийном. В качестве оборудования, здесь программируемые логические контроллеры, в качестве программного обеспечения -  средства программирования этих контроллеров. На этом уровне, возможно, также производить переконфигурирование контроллеров и получать локальное отображение хода технологического процесса  на специальные устройства вывода.

3) Уровень человеко-машинных  интерфейсов (Man-Machine Interface – MMI) и операторского контроля и межпроцессового взаимодействия (это так называемые SCADA-системы – Supervisory Control And Data Acquisition – операторский контроль и представление данных). На этом уровне в качестве оборудования используются рабочие станции оператора на RISC- или Intel-платформе, в зависимости от информационной нагруженности и требуемой надежности данного узла. Программное обеспечение представлено специальными продуктами для написания и конструирования SCADA-систем.

4) Последний, четвертый уровень – уровень информации необходимой для управления предприятием. Это уровень интегрированной информационной системы предприятия, корпоративной базы данных и крупных финансовых предложений. По оборудованию этот уровень  представлен файл-сервером, сервером базы данных, клиентскими компьютерами пользователей. Программными обеспечениями этого уровня являются СУБД архитектуры «клиент-сервер», большие финансовые приложения, корпоративная база данных предприятия. Данные с нижних уровней поступают сюда в предварительно обработанном виде. Взаимодействие уровней 3 и 4 обеспечивает организацию общего информационного пространства, объединение промышленных сетей сбора данных и информационных сетей общего назначения.[4]

  В данном  курсовом проекте применяются только первые 3 уровня АСУ ТП.

Технологический объект управления установка ЭЛОУ является взрывоопасным объектом, поэтому  при проектировании системы автоматизации  следует учитывать требования безопасности для опасных объектов данного  типа. Структура системы автоматизации с учетом требований безопасности приведена на рис.5

 

Рис.5

Барьеры искрозащиты  располагаются в отдельной стойке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор  аппаратно-программных средств.

Разработанная схема АСУ ТП выглядит следующим  образом (рис.6)

Рис.6

Profibus PA протокол полевой шины Profibus.

Использует  уровни модели OSI:

• 1 — физический уровень — отвечает за характеристики физической передачи
• 2 — Канальный уровень — определяет протокол доступа к шине
• 3 — уровень представления — отвечает за прикладные функции

Данная сеть была спроектирована для высокоскоростной передачи данных между устройствами. В данной сети центральные контроллеры (программируемые логические контроллеры  и PC) связаны с их распределенными  полевыми устройствами через высоко скоростную последовательную связь. Большинство передач данных осуществляется циклическим способом.

В качестве ведущего устройства могут использоваться контроллеры. Как ведомые устройства, могут  использоваться различные приводы, клапаны.

С помощью Profibus PA могут быть реализованы Mono и MultiMaster системы. Основной принцип работы заключается в следующем: центральный контроллер (ведущее устройство) циклически считывает входную информацию с ведомых устройств и циклически записывает на них выходную информацию. При этом время цикла шины должно быть короче, чем время цикла программы контроллера, которое для большинства приложений составляет приблизительно 10 мсек. В дополнение к циклической передаче пользовательских данных Profibus PA предоставляет мощные функции по диагностике и конфигурированию. Коммуникационные данные отображаются специальными функциями как со стороны ведущего, так и со стороны ведомого устройства.

В отличае от Profibus DP,  Profibus PA искробезопасн и способн по одним и тем же проводам передавать как данные, так и электропитание для подключенных к сети устройств, что позволяет использовать его во взрывоопасных зонах.

 

Сетевой коммутатор или свитч, свич (от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Свич работает на канальном уровне модели OSI.

Ethernét (этернет, от лат. aether — эфир) — пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных.

Стандарты Ethernet определяют проводные  соединения и электрические сигналы  на физическом уровне, формат кадров и  протоколы управления доступом к  среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3.

 

 

 3.1 Выбор программных средств

Из всех программных средств представленных на рынке я выбрала SCADA КРУГ-2000 версия 4.0 из за ряда преимуществ:

1. Российские производители обычно продают всё одним пакетом, в свою очередь многие импортные SCADA\HMI - пакеты разбиты на отдельные продукты которые обычно продаются отдельно т.е. например - отдельно программа для "рисования экранов" мнемосхем, отдельно СУБД для хранения технологических параметров, отдельно ПО для программирования контроллеров, отдельно ПО для организации периодических процессов и т.п. предполагается что потребитель сам купит то что ему нужно. Однако для более менее нормальной работы необходимо приобретать всё (или почти всё).

2. Применение в проектировании и производстве однородных программно-технических средств, адаптированных к российским условиям, позволяет существенно снизить совокупную стоимость владения и обеспечить высокий экономический эффект от внедрения продукции.

3. Обеспечение более высокой надежности управления и точности передачи измеряемых величин в распределенных системах управления с сохранением высокой производительности обработки данных.

4. Повышение надежности системы. Улучшен алгоритм работы «Сервиса перезапуска» и новой платы перезапуска «WatchDog–USB 2.0 (WD–U 2.0)». Это обеспечивает более надёжный механизм запуска/останова/перезапуска процессов автоматизированной системы при «выходе» ресурсов за допустимые границы.

5. Мастер создания базы данных. Мастер создания базы данных значительно экономит время и превращает процесс создания базы данных в последовательность шагов, понятных и удобных для разработчика автоматизированной системы.

6. Событийные тренды и хранение архива событий на контроллере. Усовершенствованный механизм ведения трендов. Функция хранения трендов в контроллере позволяет гарантировать сохранность данных при обрывах связи между УСО и SCADA, регистрировать и передавать в SCADA реальные временные метки изменения параметров в контроллере, значительно уменьшить нагрузку на сеть за счёт асинхронного режима передачи данных. При регистрации событий, связанных с изменением значений физических переменных, используется именно время непосредственного изменения переменной, а не время регистрации данного события в автоматизированной системе.

SCADA КРУГ-2000 - это программный продукт для создания систем мониторинга, управления и сбора данных (Supervisory, Control And Data Acquisition), функционирующих на базе компьютеров, совместимых с IBM PC, под управлением операционной системы Windows.

Программное обеспечение (ПО) SCADA КРУГ-2000 имеет мощную базу данных, удобный и простой графический интерфейс, среду разработки программ пользователя КРУГОЛ, модульную среду исполнения и современные средства экспорта/импорта данных. [5]

Базовые функции:

• Контроль, в том числе виброконтроль и контроль температур
• Авторегулирование
• Технологические защиты и технологические блокировки
• Регистрация аварийных ситуаций
• Логическое управление
• Визуализация информации
• Архивирование данных
• Резервирование станций операторов, серверов и сетей
• Связь с устройствами "третьих" фирм
• Связь с системами управления предприятием (MES, ERP)
• Диагностика
• Синхронизация системного времени
• Конфигурирование и настройка on-line и off-line
• Интеграция с АСУЭ и АСКУЭ

Функции сервера SCADA КРУГ-2000:

• Загрузка, ведение БД и предоставление доступа к ней клиентским приложениям.
• Опрос УСО и обработка полученных значений.
• Диагностика каналов связи и сетей.
• Регистрация событий системы и ведение протокола событий.
• Ведение трендов.
• Зеркализация данных и резервирование серверов БД .
• Резервирование сетей связи с УСО.
• Хранения и обработка архивов трендов, протоколов событий и печатных документов.

 

 

3.2. Выбор контроллеров

Выбор контроллеров для распределенной системы управления обусловлен большим числом разнородных  факторов, зависящих прежде всего от того, является ли система вновь проектируемой или решаются задачи модернизации существующей системы.

Среди требований к техническому обеспечению выделим  основные требования к контроллерам с учетом специфики и тенденций  развития ПЛК.

Технические характеристики контроллера, соответствующие  требованиям проекта. К наиболее важным характеристикам относятся параметры процессорного модуля (тип и быстродействие процессора, объем памяти и пр.), наличие сопроцессора, время выполнения логической команды, наличие сторожевого таймера, часов реального времени, число встроенных и наращиваемых входов-выходов, наличие в контроллере необходимого числа модулей (ввода-вывода, специальных, коммуникационных), среда программирования контроллера (удобство и простота программирования). Ряд фирм поставляют программные пакеты для конфигурирования, программирования и отладки ПО контроллеров (например, Concept фирмы Schneider Electric, STEP7 фирмы Siemens, NAIS Control 1131 фирмы Matsushita, "Полигон" фирмы Промавтоматика и т.д.).

Также важным показателем  контроллера является возможность  резервирования модулей и плат, диагностика  состояния контроллера и др. факторы (светодиодная индикация каналов  и режимов работы, наличие панели визуализации и клавиатуры, гальваническая изоляция по входам и выходам, степень защиты контроллера и др.),.

Модульность структуры контроллера. После расчета каналов ввода-вывода (аналоговых и дискретных) следует сделать выбор типа контроллера — моноблочный, модульный, PC-base контроллер. Моноблочный контроллер, имеющий, как правило, небольшое число встроенных дискретных входов-выходов и от одного до четырех аналоговых входов-выходов, может использоваться автономно или с дополнительными модулями ввода-вывода сигналов, с организацией обмена данными с контроллером по внутреннему интерфейсу (MPI и др.) или через коммуникационный порт по сети. При выборе модульного контроллера обеспечивается большее число каналов ввода-вывода, повышается функциональная надежность контроллера за счет функций самодиагностики, упрощается обслуживание контроллера, допускающее в ряде случаев "горячую" замену модулей (без выключения питания) и ряд др. При выборе PC-base контроллера значительно повышается за счет возможностей ПО многофункциональность контроллера, удобство программирования, снижается его стоимость. Однако при этом снижается надежность системы и ее способность к дальнейшему расширению.