Автоматизация системы управления узла выделения фракции ароматических углеводородов С6-С8
3.1 Выбор и описание структурной схемы системы управления
Перечень функций, выполняемых системой на каждом уровне управления.
По функциональным признакам структура АСУТП подразделяется на следующие категории:
- распределённая система управления (РСУ), базирующаяся на специализированной микропроцессорной технике, предназначенной для управления технологическими процессами совместно с оперативным персоналом в режиме реального времени.
- система противоаварийной защиты (ПАЗ), базирующаяся на специализированной микропроцессорной технике повышенной надёжности, предназначенной для гарантированного автоматического перевода технологических процессов в безопасное состояние при возникновении аварийных ситуаций (реализация аварийной сигнализации и алгоритмов защитных блокировок).
Периферийное оборудование - понятие, объединяющие датчики, анализаторы, преобразователи и исполнительные механизмы, а также электрические и другие приводы, установленные как непосредственно на технологическом оборудовании, так и в специальных помещениях, и подключенные к РСУ и ПАЗ.
По иерархическим признакам структура АСУ ТП должна быть трёхуровневой и строится на основе распределённой архитектуры. Структура системы должна соответствовать магистрально-модульному принципу построения с сетевой организацией обмена информацией между устройствами и иметь распределённое программное обеспечение и базу данных, доступную (с заданными ограничениями) всем абонентам промышленной сети.
Каждый из уровней АСУ ТП представляет собой следующее:
1-й уровень - полевой КИП, базирующийся на современной электронной технике и исполнительных механизмах, выполняющий следующие функции:
- первичная обработка информации (фильтрация, линеаризация, проверка на достоверность значений параметров);
- реализация регулирующих воздействий;
- двухсторонний обмен данными со 2-м уровнем.
2-й уровень - специализированный комплекс микропроцессорных контроллеров РСУ и ПАЗ, ориентированный на автоматизированное управление производственными процессами в режиме реального времени и выполняющий следующие функции:
- сбор информации с нижнего уровня;
- расчет действительных значений параметров и введение поправок;
- реализация сложных цифровых алгоритмов и законов регулирования;
- автоматический контроль состояния технологического процесса;
- выдача управляющих воздействий на нижний уровень управления.
- двухсторонний обмен данными с 3-м уровнем.
3-й уровень - рабочие станции промышленного исполнения (станция оператора и станция инженера).
Станция оператора выполняет следующие функции:
- управление в реальном масштабе времени технологическим процессом;
- визуализация состояния технологического оборудования в удобном для восприятия и анализа виде (графики, мнемосхемы, гистограммы, таблицы, тренды и.т.д.), ведение базы данных, обработку данных;
- автоматическое и ручное управление технологическим процессом;
- сигнализация отклонений параметров от регламентных норм;
- расчет технико-экономических показателей;
- контроль за работоспособным состоянием системы ПАЗ, регистрация срабатывания системы ПАЗ;
- самодиагностика;
- формирование и выдача протокола нарушений и сообщений.
Станция инженера выполняет следующие функции:
- задание уставок блокировки;
- дистанционная настройка регуляторов, установка диапазонов датчиков;
- отладка программ, настройки мнемосхем, трендов;
- связь с другими системами автоматизации;
- защита баз данных и программного обеспечения от несанкционированного доступа.
Связь между компонентами 1-го и 2-го уровней АСУ ТП должна осуществляться электрическим способом: кодовые сигналы, аналоговые, дискретные сигналы.
Связь между компонентами 2-го и 3-го уровня должна осуществляться кодовым способом посредством специализированных промышленных компьютерных сетей обеспечивающих полный цикл обмена данными между компонентами в пределах одной секунды. Связь во время управления процессом между контроллерами должна работать в режиме односторонней передачи информации - от ПАЗ к РСУ. 3-й уровень АСУ ТП должен иметь программные и аппаратные средства для подключения к информационно-управляющей системе завода, организованной на базе протокола Ethernet.
АСУ ТП должна иметь гибкую структуру, легко адаптироваться к изменениям и дрейфу характеристик технологических процессов во времени, обеспечивать модификацию алгоритмов решения задач и наборов участвующих в них переменных, конфигурирование схем регулирования и управления. АСУ ТП должна иметь 10% резерв по информационным и управляющим каналам.
АСУ ТП должна быть ориентирована на работу в жёстком реальном времени, т.е. быть предсказуемой и обеспечивать выполнение всех функций точно в срок.
В системе должны иметься аппаратные и аппаратно - программные средства диагностики сетей, станций, функциональных блоков и модулей.
Система должна иметь возможность оперативного конфигурирования прикладного программного обеспечения на отдельной инженерной станции без нарушения работоспособности системы.
Функционирование системы должно быть рассчитано на круглосуточный режим работы, с остановкой на профилактику не чаще чем 1 раз в год в период капитального ремонта.
Технические средства ПАЗ должны быть резервированы. При выходе из строя какого - либо из блоков, система ПАЗ должна автоматически переходить на резервный блок с выдачей соответствующего сообщения.
Должна быть предусмотрена возможность замены неисправных модулей в оперативном режиме работы системы ПАЗ. Так же система должна иметь автономные средства отображения, регистрации информации и архивизации, т.е. должна быть полностью автономной.