2044
.pdf
е р и я в н у т р и в у з о в с к и х СибАДИм е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И
Министерство науки высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
« ибирский государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)» Кафедра «Автомат зация производственных процессов и электротехника»
СИСТЕМЫ АВТОМ ТИКИ ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
Методические указания к практическим занятиям Составитель Р.Ю. Сухарев
Омск ▪ 2018
СибАДИ  | 
|
УДК 681.51  | 
	Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей  | 
ББК 32.965.8  | 
	вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит.  | 
С40  | 
	
  | 
  | 
	Рецензент  | 
  | 
	канд. техн. наук, доц. С.Д. Игнатов (СибАДИ)  | 
Работа утверждена редакц онно-  | 
	здательск м советом Си АДИ в качестве методических указаний.  | 
С40 Системы автоматики предпр ят й нефтегазовой отрасли [Электронный ресурс] : методические указания к практическим
занятиям / сост. Р.Ю. Сухарев.– (Сер я внутр вузовских методических указаний СибАДИ). – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2018. –
URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.
Приводится пример выполнен я практ ческой ра оты, задание на курсовой проект, задание на контрольную работу и таблица вариантов заданий для обучающихся заочной формы о учения.
Позволяют обучающимся получить знания по основам автоматизации и управления. Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Рекомендованы обучающимся всех форм о учения направлений подготовки бакалавриата «Автоматизация технологических процессов и производств», «Управление в технических системах», изучающих дисциплины «Системы автоматики предприятий нефтегазовой отрасли», «Системы автоматики производственных предприятий».
Подготовлены на кафедре «Автоматизация производственных процессов и электротехника».
Текстовое (символьное) издание (1,9 МБ)
Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:
Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader
Техническая подготовка В.С. Черкашина Издание первое. Дата подписания к использованию 18.12.2018
Издательско-полиграфический комплекс  | 
	. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5  | 
|
РИО ИПК  | 
	. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1  | 
|
  | 
	ФГБОУ ВО «  | 
	», 2018  | 
1. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1. Общие положения
Функциональная схема автоматизации (ФСА) является важнейшим документом проекта, определяющим состав, функции и
СибАДИвыполняется по пр нц пу двухуровнего распределенного управления с использован ем современных технических средств автоматизации: датчиков, сполн тельных устройств, программируемых логических контроллеров (ПЛК), управляющих компьютеров.
техническ е  | 
	средства  | 
	реализации  | 
	проектируемой  | 
	системы  | 
автомат зац  | 
	. ФСА разрабатывается на основе технического задания,  | 
|||
1.2. ФСА объекта на азе программируемых контроллеров персональных компьютеров
Функц ональная схема автоматизации для технологического объекта выполняется согласно заданным задачам автоматизации по ГОСТам, приведенным в [1]. На схеме в верхней части листа изображают технологическую схему объекта с встроенными датчиками и исполнительными механизмами, а в нижней части - прямоугольники: а) ”Приборы по месту” (пусковая аппаратура, измерительные преобразователи, усилители мощности и т.д.); б) “Контроллер ПЛК”; в) ”Компьютер оператора”. При этом в прямоугольниках “Контроллер ПЛК” и “Компьютер оператора” выделяют субпрямоугольники выполняемых ими функций, связи между элементами схемы изображают непрерывными линиями, а процесса обработки сигналов программным способом - пунктирными горизонтальными линиями. В этом же подразделе приводится мнемосхема технологического объекта (экран 1 монитора), на которой показывают также элементы цифровой и световой индикации значений параметров, кнопки дистанционного управления объектом световые линейки - индикаторы его состояния. Архивная информация представляется в виде графиков изменения контролируемых параметров (экран 2 монитора).
Далее рассматривается пример разработки ФСА для технологического участка (звена) “Насос - технологический аппарат (ТА)”, обеспечивающей решение следующих задач автоматизации:
3
1.  | 
	Индикацию и регистрацию давления хладоносителя (воды) в  | 
|
технологическом аппарате;  | 
	
  | 
|
2.  | 
	Автоматическое регулирование – стабилизацию в ТА  | 
|
давления хладоносителя на заданном уровне Р= РЗАД= const;  | 
||
3.  | 
	Автоматическую защиту ТА от чрезмерного повышения  | 
|
С  | 
	
  | 
|
давления хладоносителя путем открытия клапана аварийного  | 
||
давления при Р=РАВ;  | 
	
  | 
|
4.  | 
	Предупред тельную и аварийную сигнализацию по заданным  | 
|
значен  | 
	ям давлен я хладоносителя, соответственно, Р=РПР и Р=РАВ;  | 
|
5.  | 
	гнал зац ю  | 
	насоса Включен/Выключен;  | 
состояния  | 
	
  | 
|
6.  | 
	Д станц онное управление насосом по командам оператора  | 
|
Включ ть/Выключ ть.  | 
	
  | 
|
  | 
	б  | 
|
  | 
	А  | 
|
  | 
	
  | 
	Д  | 
  | 
	
  | 
	И  | 
Рис. 1.1. ФСА участка “Насос - ТА”, выполненный на базе применения ПЛК и персонального компьютера (ПК): ТА – технологический аппарат (охладитель горячего продукта); РЗАД, РПР, РАВ – уставки, соответственно для регулирования, предупредительной и аварийной сигнализации и защиты ТА по давлению хладоносителя в ТА
4
ФСА участка “Насос - ТА”, решающая вышеуказанные задачи автоматизации, показана на рис. 1.1.
С  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
и  | 
	
  | 
	
  | 
||
Рис. 1.2. Мнемосхема технологического участка на экране монитора (экран 1)  | 
||||
  | 
	
  | 
	А  | 
	
  | 
|
На схеме вертикальными непрерывными линиями показаны связи  | 
||||
между элементамибсистемы, а пунктирными горизонтальными линиями  | 
||||
- обработка сигналов в соответствии с алгоритмами контроля,  | 
||||
регулирования  | 
	и  | 
	управления,  | 
	реализуемыми  | 
	программным  | 
обеспечением системы автоматизацииД(программами работы ПЛК и компьютера).
ПЛК выполняет функции локального управляющего устройства. Основное назначение компьютера – создание с помощью SCADA – системы интерфейса “Человек - машина”, обеспечивающего: а) отображение на экране монитора (на мнемосхемеИтехнологического процесса) отображение значений параметров (здесь давления) цифровыми и световыми сигналами; б) задание уставок регулирования, защиты и сигнализации; в) подачу команд дистанционного управления (“Включить”/”Выключить” электродвигатель насоса) и сигнализацию состояния управляемого механизма (здесь насоса); г) регистрацию (архивирование) параметров процесса (здесь давления).
На рис. 1.2 представлен вариант мнемосхемы технологического участка (экран 1 монитора), на котором показаны элементы цифровой и световой индикации значений давления, кнопки дистанционного управления насосом и световые линейки индикатора его состояния.
5
Представление архивной информации в графическом виде (экран 2) показано на рис. 1.3.
Си










Рис. 1.3.бГраф к зменения давления хладоносителя в ТА в течение часа с
12:00:00Адо 13:00:00 6 марта 2008 г (экран 2)
Д И
6
  | 
	
  | 
	2. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ  | 
||
  | 
	
  | 
	АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТА  | 
||
  | 
	Выбор технических средств автоматизации (ТСА) проводится на  | 
|||
основании анализа:  | 
	
  | 
	
  | 
||
С  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	Технических требований к системе автоматизации;  | 
|||
  | 
	Разработанной структуры ФСА;  | 
	
  | 
||
  | 
	Характер ст к технологической среды, где будут находиться  | 
|||
  | 
	перв чные  | 
	преобразователи (датчики) и исполнительные  | 
||
  | 
	устройства (механизмы), и помещений, где будут расположены  | 
|||
  | 
	остальные средства автоматизации (регуляторы, контроллеры,  | 
|||
  | 
	компьютеры  | 
	др.);  | 
	
  | 
|
План руемого уровня капитальных затрат на создание системы  | 
||||
  | 
	
  | 
	зарубежных  | 
	
  | 
|
  | 
	автомат зац  | 
	;  | 
	
  | 
|
Требован й к метрологическим характеристикам системы  | 
||||
змерения(точность контролируемых величин, надежность  | 
||||
  | 
	с стемы управлен я о ъектом);  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	ТСА  | 
|
Технических и стоимостных характеристик как отечественных  | 
||||
  | 
	так и  | 
	
  | 
	ТСА и других показателей.  | 
|
  | 
	Исходя из вышеизложенного подраздел пояснительной записки  | 
|||
курсового проекта КП должен включать в себя следующие технические  | 
||||
документы:  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	Исходные данные для выбора  | 
	, представленные в виде табл.  | 
||
  | 
	2.1 (в скобках указан рекомендуемый диапазон для задания  | 
|||
  | 
	данных)  | 
	Д  | 
||
Перечень отечественных и зарубежных ТСА с их краткой технической характеристикой, представленный в виде табл. 2.2. В таблицу 2.2 следует записать только те средства автоматизации, которые соответствуют заданным исходным данным (см. табл.
2.1) и структуре ФСА. И Данные для заполнения табл. 2.2 формируются студентом в
процессе обзора ТСА, выпускаемых отечественными и зарубежными производителями, и располагаются в этой таблице по 4 группам в следующем порядке:
1.Средства отбора информации (датчики, измерительные преобразователи);
2.Средства регулирования и логического управления (автоматические регуляторы, программируемые логические контроллеры, промышленные и персональные компьютеры);
7
3.Средства воздействия на объект (пусковая аппаратура: реле, контакторы, пускатели, исполнительные механизмы, преобразователи энергии и др.);
4.Комплексы технических средств (КТС).
Для возможности последующего выбора ТСА для проектируемой системы (формирования спецификации ее элементов) в табл. 2.2 должны быть представлены 2-3 типа устройств по каждому элементу системы (напр мер, 2 т па датчиков давления, 3 типа ПЛК и т.д.).
В табл. 2.2 пр веден пример записи данных для одного из элементов группы 2, а именно, контроллера типа ADAM-5510.
Аналог чно выполняются записи данных для других элементов.  | 
|
С  | 
	
  | 
Выбранные окончательно в результате анализа данных табл. 2.2  | 
|
на соответств е параметрам та л. 2.1 и структуре ФСА, ТСА с их  | 
|
краткой техн ческой характеристикой представляются в виде табл. 2.3  | 
|
“Спец ф кац я техн  | 
	средств системы автоматизации”. В табл.  | 
2.3 в качестве пр мера представлена спецификация ТСА для ФСА  | 
|
ческих  | 
|
участка “Насос - технологический аппарат”.  | 
|
Понят е “функц ональный узел” в табл. 2.3 (см. столбец 1)  | 
|
означает совокупность элементов (приборов и средств автоматизации),  | 
|
выполняющихбна ор определенных функций в системе автоматизации.  | 
|
  | 
	А  | 
Например “Узел дистанционного управления и сигнализации состояния  | 
|
насоса” выполняет функции управления насосом и сигнализации его  | 
|
состояния.  | 
	Д  | 
В столбце 3 табл. 2.3 записываются позиционные обозначения  | 
|
элементов, входящих в состав каждого функционального узла системы.  | 
|
  | 
	Выбор технических средств автоматизации следует проводить,  | 
|
используя различные источники (см. Приложение 7), в частности:  | 
||
  | 
	
  | 
	И  | 
Каталоги средств автоматизации отечественных и зарубежных  | 
||
  | 
	фирм;  | 
	
  | 
Справочники по приборам и средствам автоматизации;  | 
||
  | 
	Научно технические журналы;  | 
	
  | 
Компьютерные базы данных по приборам и средствам  | 
||
  | 
	автоматизации;  | 
	
  | 
Руководства по эксплуатации приборов и средств автоматизации;  | 
||
  | 
	Веб-сайты Internet отечественных и зарубежных фирм по их  | 
|
  | 
	продукции для автоматизации технологических объектов.  | 
|
8
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Таблица 2.1  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	Исходные данные для выбора ТСА  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
3.  | 
	Точность измерения исходных  | 
	
  | 
	(1 3 %)  | 
||
  | 
	Наименование  | 
	
  | 
	Значен я данных, принимаемые для проектируемой системы автоматизации  | 
||
  | 
	данных  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	САР  | 
||||
1.  | 
	Структура Одноконтурная САР (наименование регулируемого параметра)  | 
||||
2.  | 
	Условия эксплуатации А  | 
	
  | 
	Взрыво– пожаро езопасная среда;  | 
||
  | 
	
  | 
	б  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	В рац я: АВ 0,1 мм,  | 
	fВ 20 Гц;  | 
|
  | 
	
  | 
	
  | 
	Температура среды: (15 30 oC);  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	Влажность: (70 90 %)  | 
	
  | 
	
  | 
контролируемых параметров  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
4.  | 
	Надёжность – среднее время  | 
	
  | 
	А  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	(5000 8000 часов)  | 
||
безотказной работы системы  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
5.  | 
	Планируемая стоимость  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	(200 300 тыс. руб.)  | 
капитальных затрат на создание  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
системы  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	
  | 
	Д  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	И  | 
9
С  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Таблица 2.2  | 
||||
  | 
	
  | 
	Перечень технических средств автоматизации  | 
	
  | 
||||||
№  | 
	Наимено-  | 
	Ф рма з-  | 
	
  | 
	Функцио-  | 
	Основные тех-  | 
	Показатели  | 
	Условия  | 
	Ориентировочная  | 
|
п/п  | 
	вание, тип  | 
	готов тель  | 
	
  | 
	нальные  | 
	нические дан-  | 
	надежности  | 
	эксплуата-  | 
	стоимость  | 
|
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	возможно-  | 
	ные  | 
	
  | 
	ции  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	сти  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
1  | 
	2  | 
	
  | 
	3  | 
	б  | 
	6  | 
	7  | 
	8  | 
||
  | 
	
  | 
	4  | 
	5  | 
||||||
1  | 
	Програм-  | 
	ADVAN –  | 
	
  | 
	В локальных  | 
	4 модуля вво-  | 
	P(t)=0,99  | 
	Температура  | 
	30 тыс. рублей  | 
|
  | 
	мируемый  | 
	иTECH (Тайраспреде-  | 
	да-вывода: 32  | 
	при t=2000  | 
	от –10 до  | 
	
  | 
|||
  | 
	контроллер  | 
	вань)  | 
	
  | 
	
  | 
	ленных АСУ  | 
	канала анало-  | 
	час  | 
	+75 oC.  | 
	
  | 
  | 
	ADAM-5510  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	ТП в качест-  | 
	гового ввода-  | 
	
  | 
	Влажность  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	ве автоном-  | 
	вывода, 64 дис-  | 
	
  | 
	до 95 % без  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	ного кон-  | 
	кретных кана-  | 
	
  | 
	конденсации  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	троллера:  | 
	лов ввода-  | 
	
  | 
	влаги  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	о ра отка и  | 
	вывода. Ком-  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	обмен ин-  | 
	муникацион-  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	формацией,  | 
	ные порты RS-  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	авторегулиА- 485 и RS-232.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	рование, ло-  | 
	Гальваническая  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	гическое  | 
	развязка по  | 
	И  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	управление  | 
	входу, выходу  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	и питанию.  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	ПитаниеДот +10  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	до + 30 В  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
10
