Реферат: Проектирование автоматизированного рабочего места оператора нефтесливной железнодорожной эстакады
/>Министерство общего ипрофессионального образования Российской Федерации
“МАТИ”– Российский Государственный Технологический Университет им. К.Э. Циолковского
Кафедра “Технологияпроизводства приборов и систем управления летательных аппаратов”
“УТВЕРЖДАЮ”
Зав.Кафедрой ТПП и СУЛА
_____________СуминовВ.М.
“___”___________2009г.
Реферат
дипломногопроекта на тему:
Проектированиеавтоматизированного рабочего места оператора нефтесливной железнодорожнойэстакады
Дипломник_______________(КапоринФ.О.)
Руководитель_____________(БанниковВ.М)
Консультант______________(ПоповЕ.Н.)
Результатысмотров:
I смотр ________________%
II смотр ________________%
Раменское2010 г.
Оглавление
Введение
1. Анализ конструкторско-технологическиххарактеристик и структуры сливной эстакады
2. Анализ задач решаемых существующейжелезнодорожной эстакадой
2.1 Обзор программных и аппаратных средствиспользуемых в проектируемом АРМ
2.2 Шкаф управления и контроля
3. Обоснование выбора темы, ее новизна итехнико-экономическая целесообразность предлагаемых разработок
4. Графическая часть проекта
5. Расчетная часть проекта
Список используемой литературы
Введение
Проектированиесистем управления играет важную роль в современных технологических системах.Выгоды от её совершенствования систем управления в промышленности могут бытьогромны. Они включают улучшение качества процесса, уменьшение потребленияэнергии, минимизацию максимальных затрат, повышение уровней безопасности исокращение загрязнения окружающей среды. Трудность здесь состоит в том, что ряднаиболее передовых идей имеет сложный математический аппарат. Возможно,математическая теория систем – одно из наиболее существенных достижений наукиХХ века, но её практическая ценность определяется выгодами, которые она можетприносить. Проектирование и функционирование автоматического процесса,предназначенного для обеспечения технических характеристик, таких, например,как прибыльность, качество, безопасность и воздействие на окружающую среду,требуют постоянного контроля всех элементов изделия.
Автоматизированныесистемы, заменяя обычные средства, имеют перед ними технико-экономическиепреимущества, которые проявляются в следующих основных направлениях:
— сокращениеобщих трудозатрат на проверку агрегатов;
— сокращениевремени подготовки техники к выполнению задачи;
— повышениедостоверности результатов;
— повышениекоэффициента использования технического ресурса объектов.
Кроме того,автоматическое слежение за аварийными параметрами позволяет предупреждатькрупные повреждения и разрушение техники.
Автоматическийконтроль стал возможным в результате общего развития комплексной автоматизациипроцессов производства и управления. Однако помимо этой общей закономерностисуществуют и конкретные причины, стимулирующие появление и развитие автоматовконтроля в технике. Они непосредственно связаны с необходимостьюсовершенствования систем контроля техники как способа повышения эффективностиеё работы. При использовании аппаратуры ручного управления после каждогоизмерения оператор должен проанализировать полученные результаты и принятьрешение о годности параметра или элементов оборудования. При такой системеконтроля неизбежны субъективизм и прямые ошибки, периодически допускаемые дажеопытными специалистами.
Присложившейся конкурентной картине рынка сложной наукоемкой техники основойэкономического успеха является качество процесса, безотказность, а также срокивыполнения работы.
При монтажеэстакады с использованием новых разработок в связи с выше сказаннымавтоматизация процесса слива нефтепродуктов является основополагающим факторомуспешной работы эстакады.
1. Анализ конструкторско-технологических характеристик и структурысливной эстакады
Сливнаяжелезнодорожная эстакада для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, в которыхслив производится с помощью бесшлангового телескопического устройства,оборудованы механизмами подъема и спуска телескопического патрубка иперемещения, телескопического устройства.
Под каждой изцистерн установлен насос 12НДс-Нм
ТУ3631-066-05747979-96.Насос закрывается и открывается в ручную, но он так же имеет электродвигатель длязакрытия насоса автоматически. Рядом с насосом на трубопроводе установленыдатчики давления ДМ5007А и датчик температуры ТУДЭ-8М1. Слив нефти происходит вемкости в парке сырья.
Насосы имеютблокировку на автоматическое включение по номинальному уровню и отключение понижнему уровню от уровнемеров МТ2000, устанавливаемых на емкостях в паркесырья. Одновременно в операторную поступает сигнал о верхнем предельном уровне.
Ограничениемаксимальной скорости слива легковоспламеняющихся и горючих жидкостей добезопасных пределов обеспечивается перепуском части продукта во всасывающийтрубопровод насоса.
Автоматическоерегулирование расхода перепускаемого продукта производится по поддержаниюпостоянного давления в напорном трубопроводе подачи продукта на железнодорожнуюсливо-наливную эстакаду.
Так жеследует учитывать, что при автоматическом прекращении налива продуктов вжелезнодорожные цистерны с целью исключения гидравлических ударов втрубопроводах и наливных устройствах, в насосах предусмотрено байпаспрованиеслива. На байпасе насоса устанавливается регулирующий клапан, которыйоткрывается при увеличении давления наливаемого продукта в напорном коллектореперед железнодорожной сливо-наливной эстакадой.
Наливныеоперации легковоспламеняющихся и горючих жидкостей автоматизированны путемиспользования ограничителей уровня налива.
На сливнойжелезнодорожной эстакаде легковоспламеняющихся жидкостей и сжиженныхуглеводородных газов установлены сигнализаторы довзрывных концентраций (которыеопределяют опасные концентрации газов: O2, CO2, C3H8).
Дляпожаротушения открытых и расположенных под навесами сливо-наливныхжелезнодорожных эстакад легковоспламеняющихся и горючих жидкостей предусмотрены:
— стационарные установки пожаротушения воздушно-механической пеной среднейкратности с автоматическим пуском,
— водяноеорошение лафетными стволами конструкций эстакады и железнодорожных цистерн.
2. Анализ задач решаемых существующей железнодорожной эстакадойТехнологияслива нефтепродуктов:
1.Подготовительная:Прохождение поездом специального поста за 1км до эстакады.
3Контрольная: Измерение температуры окружающей среды(при температуре -5град Свключают насосы которые подают горячую воду в рубашку сливных насосов).
4Подготовительная: Запуск обогрева сливных насосов (когда поезд находится за400метров до эстакады).
5Контрольная: Подход состава(остановка состава) каждая цистерна в своемсекторе(маркерами секторов служат ультразвуковые датчики по одному с каждойстороны сектора(при попадании всех цистерн в свои сектора в конце эстакадызагорается световой сигнал машинисту)).
6Контрольная: Считывание номером цистерн(Визуально списываются номера цистерн).
7 Монтажная:Подача нижних сливных трубопроводов.
8Контрольная: Контроль загазованности воздуха(Контроль загазованности воздухапроводится с помощью газоанализаторов постоянно(при обнаружении загазованностивоздуха через громкоговоритель произносится соответствующее предупреждение)).
9 Монтажная:Фиксация нижних трубопроводов к цистерне (выполняется в ручную).
10 Монтажная:Подача верхних сливных трубопроводов на случай аварийной остановки(выполняетсяв ручную).
11Перегонная: Включение насосов.
12Контрольная: Слив нефтепродуктов
— расход;
— температура;
— давление;
— общееколичество слитых продуктов.
13Перегонная: Выключение насосов.
14 Монтажная:Разсоединение трубопроводов от цистерны.
15Контрольная: Контроль герметичности цистерны(визуальный осмотр).
16 Монтажная:Отвод сливных трубопроводов.
17Подготовительная: Подача светового сигнала машинисту.
18 Подготовительная:Отход поезда.
19Контрольная: контроль задымленности (датчики установлены на эстакаде надцистернами).
20Пожаротушительная: Запуск насосов и открытие клапанов.
21 Оповещательная:Запуск пожарной сирены и голосового оповещения.
Все вышеперечисленные параметры контролируются вручнуюпо наружным шкалам.
Очевидно, чтовыполнение и контроль такого большого количества операций в ручную, являетсятрудоемким и длительным процессом.
2.1 Обзор программных иаппаратных средств используемых в проектируемом АРМВ настоящеевремя SCADA является основным и наиболее перспективным методомавтоматизированного управления сложными динамическими системами.
Существуетбольшое многообразие SCADA систем. Но для данной задачи наиболее подходят Emerson и TRACE MODE. В силувысокой стоимости на Emerson остановимся на TRACE MODE.
TRACE MODEпредоставляет широкий набор средств программирования задач АСУТП. В системувключены языки международного стандарта МЭК 6-1131/3. Данный стандартразрабатывается с 1993 года Международной Электротехнической Комиссией(International Electrotechnical Commission) и давно признан как в Европе и вСША, так и во всем мире ведущими производителями средств автоматизации.
Языки МЭК6-1131/3 TRACE MODE сочетают в себе достаточную функциональность, простоту ипредохраняют пользователя TRACE MODE от большинства ошибок, которые нередковозникают при использовании обычных языков программирования.
Для всех языковсуществует единый механизм связи с базой данных реального времени TRACE MODE. Каждаяпрограмма обладает набором аргументов, исходные данные передаются в программучерез входные аргументы, а результаты вычислений возвращаются в выходныхаргументах. Аргументы связываются с атрибутами каналов TRACE MODE, т.е. среальными входами и выходами контроллеров и УСО, ячейками корпоративных базданных, либо с внутренними переменными.
Наиболееподходящим к данной SCADA является контроллер WinPAC. Он имеет богатый набораппаратных возможностей, и работают под управлением многозадачной операционнойсистемы реального времени Windows CE 5.0. Благодаря Windows CE 5.0 вустройствах можно использовать PC совместимое программное обеспечение иосуществлять программирование TRACE MODE.
2.2Шкаф управления и контроля
АРМ операторасостоит из ПЭВМ и двух мониторов, на которых производится контроль параметровслива.
Параметрызаносятся в таблицу и сохраняются на жестком диске сервера с помощью приложенияМРВ системы TRACE MODE.
Помимо АРМ воператорной расположен шкаф управления и контроля. Шкаф ставится на подставкувысотой 100мм. Подход к шкафу двусторонний. На передней двери располагаютсяорганы управления и индикация конечных положений отсечных и регулирующихклапанов.
Шкаф имеетсвязь по Ethernet с центральным сервером. Шкаф состоит из 5 рабочих зон. В зоне 1находится оборудование для блокирования механизмов(насосов) и выдачипредупреждающих сообщений при авариях, и уходу технологических параметров зазаданные пределы, из-за которых может произойти авария (высокое давление навыходе насосов, перегрев насосов, загазованность участков сливной эстакады)
В зоне 2находится модули управления насосами, модули установлены так что снижают доминимума число кабельных связей между шкафами. В зоне 3 установленгазоанализатор «Гамма-100». Он имеет три зонда на: CO2, C3H8, O2. В зоне 4 установленымодули пожаротушения. В зоне 5 блоки бесперебойного питания. Все зоны шкафаэкранированы.
3. Обоснование выбора темы дипломногопроекта, ее новизна и технико-экономическая целесообразность предлагаемых вдипломном проекте разработок
В дипломномпроекте предлагается спроектировать автоматизированное рабочее место дляуправления процессом слива и контроля основных выходных характеристикнефтесливной эстакады.
/>
Автоматизированноерабочее место должно выполнять все контрольные операции на соответствиетехническим требованиям, представленным в технических условиях (см. п.2реферата).
Поскольку работас легковоспламеняющимися жидкостями является очень опасной, управляющийперсонал, рабочие и управляющее оборудование должны быть максимально защищены,для чего электронные блоки, а именно:
— Персональная ЭВМ;
— Пультконтроля и управления;
— Шкафуправления и контроля;
— Программноеобеспечение;
— Дисплей управления.
вынесены вотдельное помещение.
Кроме того,для АРМ будет спроектирован алгоритм автоматического контроля параметровпроцесса слива с аварийным включением пожарной сигнализации в случаевозгорания. Все параметры слива будут не только отображаться в реальном временина дисплее оператора АРМ слива, но и записываться на жесткий диск сервера дляпоследующего контроля, сравнения и нахождения неисправностей оборудования.
Управлениепультом контроля должно осуществляться программно-математическим аппаратомПЭВМ.
4.Графическая часть проекта
№№
п/п
Перечень конструкторско–технологических разработок Кол-во листов формата А1Новизна
разработки
1Задачи и их решеине без применения АРМ
Общий вид существующей эстакады
1
1
Действующая разработка 2Задачи и их решеине с применения АРМ
Общий вид эстакады с новым оборудованием
1
1
Объект автоматизации 3 Структурно-функциональная схема АРМ 1 Новая разработка 4 Структура аппаратного и программного обеспечения АРМ 1 Новая разработка 5Пульт управления
Схема электрическая принципиальная
1 Новая разработка 6Пульт управления
Сборочный чертеж
1 Новая разработка 7 Алгоритм управления процессом слива 1 Новая разработка 8 Блок схема программы управления 1 Новая разработка 9 Общий вид рабочего места со схемой подключения . 1 Новая разработка 10 Интерфейс пользователя(при сливе) 1 Новая разработка 11 Экономический лист. 1 Новая разработка5.Расчетная часть проекта№ п.п. Расчет
Кол-во
листов
1. Расчет надежности АРМ [5] 8-10 2. Расчетное обоснование выбора электронных элементов аппаратуры [4] 10 3. Электрический расчет жгутов связи [3] 10 4. Расчет выделяемого тепла и системы вентилирования проектируемого оборудования [2] 5 Расчетное обоснование экономического эффекта по внедрению АРМ. [5 ] 20-25Список используемойлитературы
1. В.М. Суминов, Г.Г. Мороз, Методическоеруководство по дипломному проектированию, Методическое руководство, Москва,1980.
2. В.П. Селезнев, ”Системы пожаротушения ”,Москва, ''Машиностроение'', Москва, 1974.
3. Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х.Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М.: Энергия,1980.-512 с.
4. РМ4-2-78. Системы автоматизации технологическихпроцессов. Схемы функциональные. Методика выполнения. М.:Проектмонтажавтоматика, 1978. — 39 с.
5. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизацияпроизводственных процессов в химической промышленности. М.: Химия, 1985.
6. Плоцкий Л.М., Лапшенков Г.И. Автоматизация химическихпроизводств. М.: Химия, 1982.- 250 с.
7. Кузьминов Г.П. Основы автоматики иавтоматизации производственных процессов. ЛТА им. С.М. Кирова.- Л., 1974.- 89 с.