АСУ ТП наливной эстакады завода окиси этилена

Объект управления

Управление сливоналивной эстакадой, резервуарным парком и насосной.

Программно- Технический Комплекс сочетает в себе высокие характеристики надежности, точности, вычислительной мощности, модульности и простоты эксплуатации.

Система реализует комплекс информационных, управляющих и вспомогательных функций.

Информационные функции:

• измерение и контроль параметров (уровень, расход, плотность продукта, температура, состояние насосов, контроль заземления ж/д цистерн и т.д.);
• обнаружение, сигнализация и регистрация отклонений параметров от установленных границ;
• ручной ввод данных (таких как: тип наливаемого продукта, номер наливного рукава, количество продукта на налив, задание сильного и слабого потоков и т.д.);
• формирование и выдача оперативных данных;
• архивирование предыстории параметров на жестком магнитном диске;
• расчетные задачи;
• анализ срабатывания блокировок и защит;
• формирование печатных документов и выполнение расчетов.

Управляющие функции:

• реализация контроллером режима программно-логического управления наливом продуктов в ж/д цистерны;
• реализация контроллером режима непосредственного регулирования потоками продуктов в режиме налива, при этом реализуется алгоритм регулирования расхода, обеспечивающий максимальную точность измерения расхода;
• выдача со станции оператора сигналов задания регуляторам;
• выдача управляющих воздействий с функциональной клавиатуры на контроллер.

Выдача управляющих воздействий осуществляется с мнемосхем наливных постов, а также с терминала "Bartec", который установлен непосредственно на СНЭ (Сливо-наливной эстакаде).

Команды управления имеют наивысший приоритет, по сравнению с другими функциями системы. Величины управляющих воздействий и изменения логических состояний регистрируются в "ПРОТОКОЛЕ СОБЫТИЙ".

Вспомогательные функции

К вспомогательным функциям системы относятся:

• тестирование и самодиагностика комплекса технических средств ПТК системы;
• перенастройка системы (реконфигурация программного обеспечения);
• подробная экранная помощь;
• коррекция времени.

На программно-технический комплекс и контроллеры имеются следующие сертификаты и свидетельства:

• сертификат Госстандарта РФ №2373 от 05.09.1996. Комплексы программно-технические "КРУГ-2000". Зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №15592-96
• сертификат Госстандарта РФ №1742 от 18.09.1995. Устройства программного управления TREI-5B. Зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №14857-95
• свидетельство о взрывозащищенности электрооборудования (электротехнического устройства) № 97.С5 от 26.02.1997. Устройству программного управления TREI-5B присвоена маркировка взрывозащиты: для группы I - искробезопасные цепи Иа; для группы II - ExiallC.

Поставка АСУ ТП осуществлялась "под ключ" после проведения испытаний и обучения эксплуатационного персонала.

В настоящее время (по состоянию 10.04.98г) система находится на этапе внедрения.

Данное решение реализовано на наливной эстакаде завода "Окиси этилена" АО "Нижнекамскнефтехим".

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ АСУ ТП НАЛИВНОЙ ЭСТАКАДЫ 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 

1.1. Цель создания АСУ ТП 

• обеспечение коммерческого учета налива с высокой точностью; 
• улучшение условий труда эксплуатационного персонала; 
• выполнение требований безопасности. 

1.2. Информационная мощность АСУ ТП 

• контролируемых аналоговых сигналов (расход, уровень, температура, плотность и т.п.) - 170 
• контролируемых дискретных сигналов - 22 
• дискретных управляющих сигналов - 13 
• контуров регулирования - 29 
• запорной арматуры - 16 

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСУ ТП НАЛИВНОЙ ЭСТАКАДЫ

Структурная схема АСУ ТП наливной эстакады завода "Окиси этилена" АО "Нижнекамскнефтехим" приведена на рис.1. 

2.1. Состав оборудования 

• количество рабочих мест оператора - 1 
• устройство печати - 1 
• станция инжиниринга - 1 
• контроллер ТРЕЙ-05В - 1 (контроллер установлен в монтажный шкаф) 
• массовых расходомеров типа TME-520-80-UMC-G71 - 16 
• терминал "Bartec" - 1 
• радарных уровнемеров "Vega" - 14 
• микроконтроллер MTL - 1 
• счетчики-дозаторы KCN-6-RV - 16 
• комплект сетевого оборудования на базе 10 Мб технологии ETHERNET 
• система бесперебойного питания - 1 
• источник питания внешних цепей (=24В) - 1 
• монтажный шкаф "RITALL" с внутренней разводкой и клеммниками для подключения входных/выходных сигналов - 1

 

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 

3.1. Динамика работы АСУ ТП в целом 

1. Минимальный период опроса датчиков на контроллере: 

• 100 мксек - дискретный вход 
• 1 мсек - аналоговый вход 

2. Минимальное время реакции на аварийные сигналы:

• при обработке в целях аварийной защиты на уровне контроллеров - от 7 до 100 мксек 
• при передаче к станции оператора - 200 мсек. 

3. Цикл смены данных на пульте оператора при наличии до 200 динамических элементов в кадре от 0,15 до 1 сек.
    Цикл смены кадров - 0,2 до 1,5 сек. 

4. Минимальное время реакции на команду оператора - 0,2 сек. 

5. Время полного перезапуска системы после перерыва питания - 30 сек. 

6. Время полного перезапуска контроллеров после перерыва питания -20 сек. 

3.2. Основные характеристики системы визуализации и хранения информации: 

1. Видеокадры: 

• количество стандартных видеокадров - 175; 
• количество мнемосхем - 25; 
• количество динамических элементов на одном кадре - ограничено только размером экрана. 

2. Сигнализация: 

• типы сигнализации - 5;
• виды сигнализации - световая, звуковая (2 уровня); 
• количество запоминаемых в памяти станцией оператора сообщений - 1024. 

3. Тренды: 

• периодичность обновления исторических трендов - 1 мин.; 
• глубина тренда - 6 суток; 
• оперативные тренды - до 256; 
• часовые тренды - до 147; 
• сменные тренды - до 147; 
• суточные тренды - до 147. 

3.3. Показатели надежности 

Время наработки на отказ контроллера - 75 000 часов. 

Основные компоненты: 

1. Контроллер ТРEI-5В - обеспечивает ввод, обработку и вывод всех сигналов датчиков и устройств системы. Контроллер TREI-5В - это компактное проектно-компонуемое многофункциональное аттестованное устройство в конструктиве "Евромеханика"19''. 

Основные характеристики: 

• процессор - 486DX4/75 Мгц 
• энергонезависимое ОЗУ - до 512 Кб 
• память программ пользователя - 4 Мб 
• индивидуальная гальваническая развязка по всем видам входов/выходов - 1500 В 
• гальваническая развязка между каналами - 1500В 
• размеры плат: 9HE 
• стандарт сети - ETHERNET IEEE 802.3
• стандарт протокола - TCP/IP 
• стандарт шины вычислительного блока - ISA 
• операционная система - QNX 
• исполнение взрывозащищенное. 

2. Массовые расходомеры фирмы "Heinrichs" типа TME-520-80 - UMC-G71 (на принципе Кориолиса) подключаются к контроллеру TREI-5В по интерфейсу RS485 и измеряют пять параметров продукта в потоке: 

• суммарный массовый расход; 
• мгновенный массовый расход; 
• мгновенный объемный расход; 
• плотность; 
• температуру; 

Погрешность измерения - 0,2 % 
Исполнение - взрывозащищенное. 

3. Радарные уровнемеры "VEGA" подключаются к контроллеру TREI-5В по интерфейсу RS232. Исполнение взрывозащищенное. 

4. Наливной терминал "Bartec" - взрывозащищенного исполнения. 

Предназначен для ввода задания количества продукта, типа продукта, номера наливного рукава, команды старта и останова налива, а также для индикации количества отпущенного продукта и т.д. Терминал имеет алфавитно-цифровой LCD дисплей, дневник, календарь, счетное устройство, записную книжку, защиту паролем, часы, а также пленочную клавиатуру и подключается к контроллеру TREI-5B по интерфейсу RS232. Устанавливается в термостатический обогреваемый корпус, из-за возможной внешней температуры ниже -20 Гр.С. Корпус имеет прозрачную переднюю дверцу, которую следует открывать для ввода задаваемых значений. Устанавливается в отапливаемый шкаф непосредственно на сливо-наливной эстакаде. 

5. Микроконтроллер MTL предназначен для измерения температуры корпусов обогреваемых датчиков массовых расходомеров TME-520 и подключается к контроллеру TREI-5B по интерфейсу RS485. Исполнение взрывозащищенное. 

6. Счетчики-дозаторы KCN-6-RV предназначены для налива продукта в полуавтоматическом режиме. Счетчик-дозатор KCN-6-RV снабжен LCD - дисплеем для индикации количества импульсов и четырьмя кнопками для ввода задания. Счетчик-дозатор KCN-6-RV считывает импульсы с массового расходомера UMC (1 импульс равен 10 КГ), и, когда оно сравняется с заданием, выдает дискретный сигнал на закрытие клапана налива продукта. 

7. Станции оператора и инжиниринга - на базе персональных компьютеров фирмы "Digital" в комплекте с цветными графическими 17" мониторами. Конфигурация станции оператора и станции архивирования: 

• PENTIUM PRO 200 MHz, 256 Kbyte 
• RAM 32 MBbyte 
• ADAPTEC ULTRA- SCSI max/ Laufwerke 
• JAZ 1 Gb SCSI 
• CD ROM TOSHIBA 14 x 
• LAN FAST ETHERNET 10/100 BASE-T PCI 
• HDD SGT ST34572N 2.4 GB 
• MAUS MICROSOFT DATANDER OPT-LOG 
• KEYBOARD US/RUS 
• GRAFIC ADAPTOR S3 4 Mbyte 
• MONITOR TRANSTEC 17" TRINITRON 1600x1280 TT17E03 

Станция инжиниринга работает в качестве одного из абонентов сети в следующих режимах: 

1. режим реального времени; 
2. автономный режим для выполнения сервисных функций; 
3. автономный режим для выполнения пользовательских задач. 

Станция инжиниринга обеспечивает реализацию следующих функций (задач): 

• работа в качестве дублирующей станции любой из станций оператора сети в режиме реального времени 
• генерация программного обеспечения станции оператора (в автономном режиме) 
• внесение изменений в программное обеспечение функционирующих станций оператора 
• выдача команды коррекции системного времени в режиме реального времени для всех станций оператора 
• чтение файлов, находящихся на жестком диске станций оператора, их визуализация и сохранение на гибких дисках 
• просмотр архивных данных 
• обновление (копирование) параметров настроек станций оператора и контроллеров на станцию инжиниринга (периодическое или по инициативе инженера) 
• диагностика состояния сети 
• загрузка (инициализация) программного обеспечения станций оператора и контроллеров после останова или замены после ремонта 
• архивирование и протоколирование изменений, вносимых в программное обеспечение каждой станции оператора 
• генерация и внесение изменений в программное обеспечение контроллеров 
• создание и модификация динамических мнемосхем, библиотеки стандартных изображений 
• создание и модификация графических трендов 
• создание и модификация контуров управления и регулирования 
• создание групп параметров, трендов, логических последовательностей и т.п. 
• создание и модификация временных и постоянных отчетов и других документов 
• создание новых и модификация существующих параметров 
• подключение к системе и запуск новых программ пользователя 
• и т.д. 

4. СЕТЕВЫЕ СРЕДСТВА

Локальная сеть АСУ ТП базируется на сетевой 10 Мбит/с ETHERNET технологии - витая пара. В качестве базового протокола сетевого взаимодействия использован протокол TCP/IР. 

5. КОНСТРУКТИВЫ 

Контроллер TREI-5B, массовые расходомеры UMC, уровнемер "VEGA", микроконтроллер MTL 838 , а также счетчики-задатчики KCN-6-RV установлены в монтажном шкафу: 

Монтажный шкаф выполнен в конструктивах фирмы RITTAL (1800x600x800) со стеклянной передней и металлической задней дверями, которые имеют встроенные запорные устройства. На задней плоскости расположены клеммники для внешних соединений, источники питания внешних цепей и панель освещения. 

После сборки шкафа были проведены полигонные испытания всего оборудования, что позволило произвести комплексную проверку взаимодействия всех частей АСУ ТП и сократить сроки пусконаладочных работ на объекте. 

В процессе создания АСУ ТП было проведено обучение технологического и обслуживающего персонала. 

ВЫВОДЫ

Внедрение АСУ ТП обеспечивает увеличение надежности и экономичности работы наливной эстакады и цеха в целом за счет: 

• реализации более сложных алгоритмов контроля и управления; 
• обеспечения персонала более полной, достоверной и своевременной информацией о работе оборудования; 
• улучшения диагностики оборудования и протекания технологических процессов. 

Кроме того, достигаются следующие цели: 

• резкое уменьшение количества эксплуатируемого приборного оборудования; 
• резкое уменьшение площади, занимаемой оборудованием АСУ ТП в щитовой, по сравнению с традиционными средствами автоматики; 
• обеспечение возможности создания интегрированной информационно-управляющей системы в целом (при последующем развитии).