3.2 Атп жүйенің алгоритмдік және бағдарламалық қамтамасыздануы
Ақпараттық жүйе тек бақылау функцияны орындамай, технологиялық параметрдың белгілі нормадан ауытқуын хабарлау, демек сигналдау процедурасын орындайды.
Төменде автоматтандырылған технологиялық процесстін ақпараттық жүйенің структуралық сызбасы көрсетілген.
Сурет 3.1 - АТП-ның ақпараттық жүйесі
Сурет 3.2 - АТП-ның интегралды жүйенің жұмыс істеу алгоритмы
Мұнай өндіру кәсіпорындарда термиялық крекинг процесстің басқару жүйесі WinCC бағдарламалық кешен арқылы тұрғызылғын.
WinCC - IHMI (Integrated Human Machine Interface) әлемдегі бірінші бағдарламалық жүйе сіздің автоматтандырылатың процесске сіздің бағдарламалық қамтамасыздануыңызды толығымен біріктіреді. Автоматтандыру құрамалары пайдаланушыға ыңғайлы және оңай жаңа немесе бар құралдардың интеграциясын жасай алады. WinCC кешенде қазыргі заманға сай Windows NT операциялық жүйесімен бағдарламаның қарапайым графика жасау архитектурасы ыңғайлы біріккен. Осы жүйе басқару есептерді шешуге және мониторингтің толық тұрғызуына арналған керекті функцияларды қамтамасыз етеді. WinCC құрамында:
WinCC Жасаушының Ортасы
1. Graphics – сіздің экраныңызда қондырғының көрінісін жасау.
2. Archiving - SQL мәлімет қорына берілгендерді/оқиғаларды уақыттық штамп бойынша жазу.
3. Reports – сұраныс бойынша мәліметтердің есептерін генерациялау.
4. Data Management – қондырғының барлық жағынан мәліметтерді жинау және анықтау.
WinCC Runtime
5. Операторға қондырғы деңгейінде немесе басқару бекетінде өндірістік деңгейдің қосымша интерфейсін алуға мүмкіндік береді.
Визуалды жүйе, басқару және бақлау жүйесі деп аталатың (B+B-жүйелер, неміс тілінен Bedienen und Beobachten – басқару және бақылау ) дербес компьютердің негізі боп қоладнылатын, өрнектеп дамыған. Жаңа технологиялық бағдарламаларға байланысты болса, бұл жерде SIMATIC WinCC даму тенденциясын басқарған. WinCC – қысқартылған Windows Control Center [Windows-ты басқару], ол сізге Windows NT стандартты ортада сіздің технологиялық процесспен сенімді басқаруға барлық жағдай жасаған.
SIMATIC HMI (HMI = Human Machine Interface [адам-машина интерфейсі]) визуалдық өнімдердің ішінде WinCC - автоматтандырылған процесстің қуатты басқару функциялардағы SCADA топтағы басқару және бақылау жүйесін өнімділігіне және бағасына қарай бөлінген кешендер ретінде қарастырылады. WinCC ерекшелігі абсолюттік ашық архитектура. Бұл бағдарлама стандартты және қолданбалы бағдарламалармен оңай байланысады, сонын нәтижесінде тәжірибелік талаптарға сай визуалды көрудің шешімдері туады. Ашық интерфейс арқасында жүйелік интеграторларға WinCC негізіндегі кеңейтілген жүйелерді өзгерте отырып, өз бағдарламалық жүйелерді тұрғызуға мүмкіндік бар. WinCC – бұл визуалдық жүйе Siemens фирманың Windows NT жүйесін, автоматтандырылған процесстердің облысындағы бағдарламалардың алдағы жабдықтаушы, және дербес компьютерлердің бағдарламалық қамтамасыздану облысында әлемдегі алдағы жабдықтаушы Microsoft компаниясын бір платформада біріктірген.
WinCC – қазыргі замандағы көз тартатын басқару панельдегі жүйе. Бүкіл әлемде іс жүргізуге және өнімді өндеугі ашық интерфейс, тиімді жобаланады, қарапайым және күрделі есептерді өз масштабтарында тез шығарады және кең таралған кәсіпорындардағы бағдарламалардың интерфейсіне оңай енгізіледі, MES- и ERP-кеңейюлерге дейін енгізіледі. Сонымен бірге WinCC бүкіл дүниеде қолдану мүмкін, себебі барлық жерде Siemens фирмасы қызмет жасап оны қолдайды.
Жоғары деңгейдегі жүйеде қазыргі заманда ең жақсы.
Новаторлық бағдарламалық технологияларды қолдану.
Бағдарламалық қамтамасыздану облысында WinCC жаңа әдістерге және жасауларға сүйенеді. Microsoft корпорациясымен жұмыс істеуі болашақта пайдаланушыға жаңа жаңашылдыққа кепілдік береді.
Визуалдық жүйенің барлық қуатты функциялар енгізілген.
WinCC базалық жүйесі визуалдық күрделі есептерді шешуге арналған барлық функциялар мен компонентерді біздің қолға береді. Көріністерді, апаттарды, хабарларды, сценарийді, графиктерді, есептерді және т.б. тұрғызуға арналған редакторлар WinCC жүйенің тіркелген құрама бөлігі.
Қарапайым есептерден күрделі есептерге өту ыңғайлығы.
WinCC – автоматтандырылған модульдік және оңай кеңейетін блок. Машинажасау облысында, сонымен бірге күрделі көп пайдаланушы бағдарламаларда немесе күрделі өндірістік жүйедегі бірнеше сервердегі таралған жүйелерде қолданылады.
Технологияның және саланың спецификасына байланысты опциялары және қосымшалары кеңейюге ықтимал.
Ашық бағдарламалық интерфейс негізінде WinCC –тің жаңа әртүрлі қосымша бағдарламалық пакеттер жасалынып жатыр. Олар барлық салаларды және технологиялық қажеттілікдерді қамтамысыз етеді, мысалы , су шаруашылықты.
ODBC / SQL берілгендердің базасы енгізілген.
WinCC кешенге Sybase SQL Anywhere стандартты берілгендер базасы енгізілген, процесстің және жобаның барлық тізбекті мәліметтер сақталынады. SQL берілген қордың құрылымдық тілдің арқасында немесе ODBС драйвер арқасында WinCC кешеннің берілгендер базасына қиналмай рұқсат алуға болады. Осы әдістер арқылы Windows жүйедегі басқа бағдарламаларға немесе берілгендер базаларға WinCC өз мәліметтеріне рұқсат береді, сүйтіп кәсіпорынның немесе зауыттың концепциясына толығымен енгізіліп кетеді.
OLE, ActiveX, OPC жоғары жылдамдықтағы, өнімді стандартты интерфейстер.
DDE және OLE стандартты интерфейстар WinCC кешенінде Windows жүйесіндегі мәліметтер алмасуға арналға бағдарламалар арасындағы қажетті интерфейс сияқты. Артықшылықтары OPC – клиент ортаның функционалдық мүмкіндігі және ActiveX басқару элеменнтердің қиындықсыз орантылуы.
Сценарийлардың әмбебапты тілі.
ANSI-C стандартты бағдарламалау тілмен WinCC сценарийлары тұрғызылады.
Ашық қолданбалы бағдарламалық интерфейс API WinCC кешеннің мәліметтеріне және функцияларына рұқсат береді.
WinCC барлық модульдері С (C-API) тілде бағдарламалау үшін ашық интерфейспен қамтамасызетілген. Сондықтан пайдаланушының бағдарламасына WinCC жобалайтын фукнциялар мен бірге орындаушы функциялар енгізілу мүмкін.
Өндірістік қондырғылардың капитилөнімділігі ашық және қарапайым болғандықтан жобалау шығындары аз, оқыту шығындары кем болады, қызмет жасаушылардың қауыпсыздығы жоғары және персоналдың ептілігі жоғары боп саналады. SIMATIC WinCC осының барлығын қанағаттандырады. Жобалаудың қуатты төтенше функциялар арқылы процессті жобалауға бөлінген уақытты қысқартуға болады. Осы кешенді қолданатын адамғы келесі мақұлдама мәлім: Microsoft Windows жүйені білетін адам SIMATIC WinCC орталық коммутациялық панельмен және WinCC (WinCC Explorer) бағыттаушымен де жұмыс істей алады.
SIMATIC жүйесінде басқа компонентермен бірге қосымша функциялар атқаратын қызметтер кіреді. Мысалы, визалдық бағыттағы жаңалық – процесстің диагностикасы және күтілімдігін тексеру. Осы функцияларды іске асырғанда SIMATIC жүйенің жобалауға арналған барлық инструменталдық жабдықтар қолданылады.
Процессті басқару және визуалдау барысында WinCC бізге жаңа функционалдық мүмкіндіктерді береді. Осы бағытта WinCC кешенде бірнеше редакторлар мен интерфейстер берілген, солардың көмегімен кез-келген есепке осы функциялар индивидуалды жобаланады.
Бір пайдаланушыдан басталған есептер сәттілікпен кеңейіп жатыр. SIMATIC WinCC кешені сіздің қондырғыңыздың мүмкіндігін кеңейте алады. Егер есеп шығару барысында сізге бірнеше ортаға жинақталған басқару бекеттермен көппайдаланушылардың жүйесі керек болса, онда сізге тек WinCC/Server опциясы жеткілікті болады. WinCC сервері сізді TCP/IP протокол арқылы WinCC кешеннің 1…6 клиенттерді бір бірімен байланыстырады және мәлімет, хабар, көрініс және т.б. алмасуға мүмкіндік береді. Жалпы бағдарлама таралған жүйеде бірнеше сервер арасында қондырғының физикалық құрылысына немесе фукнционалдық принципіне қарай таралу мүмкін ( хабарлау сервері , архивтық сервер ). Осының бәрінің арқасында қондырғылардың және жалпы кәсіпорындардың өнімділігі және жабдықталуы өседі. Барлық жобаның көрінісің бізге мультиклиенттер жұмысы қамтамасыз етеді. Себеі оларда барлық серверлердің мәліметтеріне рұқсат бар және осы мәліметтерді өндеп кез-келген уақытта көрнекі түрде бералады.
4. Басқару және бақылаудың құрылымдық схемасын жасау
Құрылымдық сызбанұсқада жалпы түрде жобаның негізгі шешімдері бақылаумен басқарудың пункттері арасындағы жүйенің және өзара байланыстардың иерархиялық сақталуымен дизельді жанармайды гидротазалау технологиялық процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесінің функционалдық ұйымдастырушылық құрылымдары көрсетілген.Технологиялық обьектіні оперативті басқару принциптерін ұйымдастыру құрылымдық сызбанұсқасының орындалу кезіндегі жеке-элементтердің құрамы және белгіленуі барлық жобалық құжаттарда сақталады, олар автоматты функционалдық сызбанұсқаларында, бақылаумен басқарудың принципиалды сызбанұсқаларында бөлшектенеді және нақтыланады.
Құрылымдық сызбанұсқада мыналар көрсетілген:
а) автоматтандырылған обьектінің технологиялық бөлімшелері;
ә) бақылаумен басқару пункттерінде жасалынатын жобаның құрамына кірмейтін, жобаланатын басқару және бақылау жүйесімен байланысы жоқ пункттер;
б) технологиялық обьектінің оперативті басқаруымен қалыпты функционалдауын қамтамасыз ететін арнайы қызметтермен қызметкерлер;
в) негізгі функциялар және оларды әр бақылау пункттеріне таратылуын қамтамасыз ететін техникалық құралдар;
г) жоғарыда тұрған басқару жүйесінің (АБЖ) технологиялық обьектісінің бөлімшелерін, басқару ,бақылау пункттерінің технологиялық қызметкерлерінің байланысын қаматамасыз етеді.
Басқару және бақылаудың құрылымдық сызбанұсқасы техникалық материалдарды жетекшелейтін "Технологиялық басқару процесінің үйлесімділігіне өңделген".Басқарудың және бақылаудың құрылымдық сызбанұсқасы. Көркемдеу әдістемесі (РТМ 252.40-76 Минприборы).
ТПАБЖ функцияларының сызбанұсқасында ТҚК(КТС) тобының белгіленулері шартты белгілер түрінде көрсетілген.
Басқару обьектісімен технологиялық қызметкерлердің бақылауымен басқару пункттерінің арасындағы байланыс жалпы сызықпен көрсетілген.
Басқарудың әр-түрлі деңгейлерінде командалық пунктті бейнелейтін көлденеңнен бес қатарға бөлінген тіктөртбұрыш негізгі шартты графикалық белгісі болып табылады . Қатарларда мыналар көрсетілген:
1.Басқару пунктінің аталуы:
2. Технологиялық қызметкерлердің лауазымды адамы немесе технологиялық процесті басқаратын қызметкерлердің шешім қабылдау жауапкершілігі.
3. Берілген пунктіде орнатылған КТС негізгі құрылғыларының аталуы (қалқандар, БЕК, байланыс құралдары).
4.Тік сызық арқылы КТС құрылғылары негізгі функционалдық топтарның шартты, әріпті белгілер түрінде көрсетіледі.
5 Басқару жүйесінің аппаратура – техникалық синтезі
5.1 Басқару жүйесінің басқару функцияларын іске асыру
5.1.1 Басқару құрылғыларын таңдау және негіздеу
Технологиялық процестерді автоматтандыруда көпбайланысты талап ететін автоматтандыру мақсаты стационарлы емес процестерді каскадты басқаруда көпконтурлы «Honewell» фирмасының (UDC 3300) контроллері арналған. Ол әмбебап 24 аналогты кірісті, 16 аналогты шығысты және 96 дискретті кіріс/шығысты өңдейді. UDC 3300 қажетті кіріс/шығыспен осындағы кішігірім қондырғы процестерін қамтамасыз етеді.
Дәл басқарудың сенімділігімен тұрақтылығы үшін ең жоғарғы стандартты дәлдік ұқсастылығымен жасалған. Автоматтандыру сызбанұсқасының гидротазалау блогынан әмбебап аналогты кіріс саны 84, ал аналогты шығыс саны 38 онда 4 UDC 3300 контроллері алынған.
Ол жеңіл және жылдам басқару заңдарын қарастыруға мүмкіндік береді, қызмет көрсетушілерге өте жайлы технологиялық сызбанұсқаларды қайта құру кезінде немесе жаңа технологиялық процестерді енгізу кезінде қолайлы.
Орындау құрылғысын таңдау
Сұйық және газбейнелілік ортаның үздіксіз реттелуінің мақсатында реттелу параметрлерінің өзгеруінде кеңінен пневматикалық мембраналы орындау механизмі қолданылады. Клапандар НО (нормалды ашық) және НЗ (нормалды жабық) түрінде болуы мүмкін. НО клапанына басқару ауасының берілуін тоқтатқан кезде өту қиылысы толығымен ашылады. Ал НЗ клапаны жабылады, оның жабылу маңызы өте зор өйткені жарылысқауіпті өндіріс орындарында авариялық жағдайларды болдырмау мақсатында.
Берілген курстық жобада «Honewell» фирмасының сериясы 2000 реттегіш клапандары қолданылған, бұл клапандар желісі мембраналы орындау механизмі 2000 болып табылады. Бұл клапандар және де қосалқы электропневматикалық түрлендіргіш сериясы ЕР 2350 құрал-жабдығымен қосышаланған.
Қоспалық клапан ретінде атап өткен фирманың сильфонды клапаны қолданылады ол арнайы жанармайды өндірісорындары үшін жасалған.Ол техникалық қызмет етуді талап етпейді оны араластырғыш ретінде пайдалануға болады және онда ағымы бар клапанның сериясы –V-5060 қолдануға болады.
Орындау құрылғысы ретінде пневматикалық орындау механизмі таңдалған, өйткені олар арзан,монтажда олар қарапайым себебі жарылысқауіпті болғандықтан.Пневматикалық орындау құрылғысының қатарынан сериясы 2000 пневматикалық желісі таңдалған, өлшемі 300-ден 2600см²-қа дейін, ал номиналды жүрісі 10-нан 120мм дейін.
Реттегіш клапанның жинақтамасында сериясы 2000Ду=15-50мм, PV 40/ ANSI 300 номиналды қысыммен қорғаныс PIFЕ былғарысы бар.
Электорпневматикалық түрлендіргіш ретінде сериясы 2250 түрлендіргіші алынған болатын, оның 0,2-1Бар кіріс сигналы бар, және де Еехі 11 Ств/Т5 ұшқынқауіпсіздігі.
5.2 ТПАБЖ ақпараттық функциясын іске асыру
5.2.1 Өлшеу түрлендіргіштерін таңдау және негіздеу
Температураны өлшеу түрлендіргіштері
Өлшеу түрлендіргіші ретінде температура, қысым, шығын және деңгей интеллектуалды датчиктері таңдалып алынған. Алдыңғы ұрпақтардың датчиктерімен салыстырғанда бұл датчиктер үлкен дәлдігімен өте жақсы сипаттамаға ие, орнатылған диагностикасымен сандық екіжақты операторымен байланысқан. Интеллектуалды датчиктерді қолдану келесі артықшылықтардан тұрады: қондырғы және іске қосу уақыты қысқартылады, қондырғының іске қосу уақыты төмендейді, өнім бағасымен қызмет көрсету шығыны төмендейді, қондырғы өндірісі өседі.
Температураны өлшеу үшін «Honewell» фирмасының «температура STT250» интеллектуалды датчигі қолданылады, орнатылған түрлендіргішпен.
Датчикте 2-желі шығысымен 4-20мА стандартты шығыс сигналының үлкен мүмкіндіктері бар және де өте төмен бағаға ие қалған аналогты приборлармен салыстырғанда. Датчик сұйықтарымен, парбейнелі заттектермен және де мұнайөнімдерімен жұмыс істеуге арналған. Прибордың ұшқынқауіпсіз және жарылысқа қарсы қорғайтын корпусы бар.
Қысымды өлшеу түрлендіргіштері
Үлкен ортаның әр-түрлі датчиктерінің ішінен «Honewel» фирмасының Mugnew 3000 моделіне таңдау берілген еді. Бұл модель кез-келген қысым датчигінің орнын ауыстыра алады және оператормен байланыстырылған 2-желі жүйе шығысына ие.
КИП коммутатор- қондырғы байланысының арқасында. КИП коммутаторы кез-келген жерде қосылуы мүмкін датчиктердің желілеріне қосылуға болады және жаңа мүмкіндіктерін қамтамасыз ете алады.
Шығынды өлшеу түрлендіргіштері
Шығынды көлемді өлшеу үшін «Honewell» фирмасының W 3000 PLUS шығын өлшегіш моделі таңдалған еді.Бұл датчиктер сұйықты, газды, парды, мұнайөнімдерін тікелей өлшеуін қамтамасыз етеді. Экономикалық монтажымен қызметкөрсету сияқты артықшылықтары бар, жоғарғы дәлдігімен өлшеу нәтижесінің қайталануымен оны мұнай өндіру өнеркәсіп орындарында оптималды қолданады.
Қарапайым котурмен бөлшектердің оптималды конфигурациясы және өлшеу диапазонының кеңейтілуімен жұмыстың тұрақтылығын жоғары түрінде жіберу қабілеттілігімен қамтамасыз етіледі.
Құрамды өлшеу түрлендіргіштері
Таңдалып алынған «интеллектуалды» SGC 300 газды хроматографы жылдам және технологиялық циклдерді экономды түрде талдап оперативті басқаруды [2] жылдам жүргізуге мүмкіндік береді. Қалған стандартты газды хроматографтармен салыстырғанда, ол жылдам әсер етеді және тұтас SGC 3000 қондырғы техникалық қызметкөрсету үшін үлкен шығындарды талап етпейді.
Деңгейді өлшеу түрлендіргіштері
Сұйықтың және жанармайдың деңгейін өлшеу үшін «Honewell» фирмасының STF 128 сериялы интеллектуалды деңгей датчигі қолданылады.
Түрленген дабылды пропорционалды үлкендігі 4-20мА өлшем дабылына және сызықты емес дәлдігі ±0,5% мен стандартты қуатпен 220В қоректену мүмкіндігі бар.
Датчиктің артықшылықтары келесідей; үнемділігі, шығу бөлігінің екіжелілігі, минималды қызметкөрсетуі, монтаж қарапайымдылығымен сенімділігі.
6 АБЖ – гі автоматтандыру және ақпараттандыру алгоритмдерін жасау және зерттеу