Вакуумная компрессорная станция Нефть и газ

СПБГУАП / Санкт-Петербург

Таблица 2.1 Технические характеристики

Материал головки:

1)стеклонаполненный полиамид ПА 66 - для обыкновенного исполнения;

2)сплав АК12 - для взрывозащищенного исполнения.

Степень защиты термопреобразователя от воздействия пыли и воды

IP65 по ГОСТ 14254.

Маркировка взрывозащиты:

1)ExiallCTS, ExiallCT6 с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь" - "ia";

2)1ExdllCT5, 1ExdllCT6 с видом взрывозащиты

"взрывонепроницаемая оболочка d".

Напряжение питания:

1)от 18 до 42 В постоянного тока - для термопреобразователей с выход-ным сигналом 4-20 мА;

2)36 В постоянного тока - для термопреобразователей с выходным сигна-лом 0-5 мА .

Допускаемое отклонение напряжения питания - не более ±2%.

Потребляемая мощность:

1)не более 0,9 Вт - для термопреобразователей обыкновенного исполнения;

2)не более 0,5 Вт - для термопреобразователей взрывозащищенного исполнения. [2]

Сигнализатор загазованности СТМ-30.

Сигнализатор загазованности СТМ-30 предназначен для непрерывно

СПБГУАП / Санкт-Петербург

контроля взрывоопасных концентраций в воздухе помещения и открытых пространств горючих газов, паров и их смесей. Сигнализатор СТМ-30

является автоматическим стационарным прибором, состоящим из блока сигнализации, блока питания и выносных датчиков.

Принцип действия сигнализатора - термохимический, основанный на изменении теплового эффекта от окисления горючих газов и паров на каталитически активном элементе датчика.

Сигнализаторы СТМ-30 имеют:

1)сигнализацию красного цвета о достижении концентрации срабатывания аварийной сигнализации;

2)сигнализацию красного цвета о достижении концентрации срабатывания предупредительной сигнализации;

3)сигнализацию желтого света о наиболее вероятной неисправности сигнализатора;

) контакты для коммутации внешних цепей сигнализации;

) индикацию концентрации.

Технические характеристики:

1)выходной унифицированный сигнал 0-1 В;

2)ток через коммутирующие контакты до 2,5 мА;

) потребляемая мощность 15 Вт;

) питание от сети однофазного тока 220 В и частотой 50 Гц;

) переход на резервное питание - автоматическое, в течении 1

минуты Датчики давления Метран-100 (в дальнейшем датчики) предназначены

для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин - давления избыточного, абсолютного,

разрежения, давления-разрежения, разности давлений, гидростатического давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи, цифровой сигнал на базе HART -

СПБГУАП / Санкт-Петербург

протокола и цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485.

Датчики Метран-100 предназначены для преобразования давления рабочих сред: жидкости, пара, газа (в т.ч. газообразного кислорода и кислородосодержащих газовых смесей) в унифицированный токовый выходной сигнал, цифровой сигнал на базе HART - протокола и цифровой

сигнал на базе интерфейса RS-485.

Датчики разности давлений могут использоваться в устройствах,

предназначенных для преобразования значения уровня жидкости, расхода жидкости, пара или газа в унифицированный токовый выходной сигнал,

цифровой сигнал на базе HART-протокола и цифровой сигнал на базе

интерфейса RS-485.

Датчики предназначены для работы во взрывобезопасных и взрывоопасных условиях. Взрывозащищенные датчики с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» имеют обозначение

Метран-100-Вн, взрывозащищенные с видом взрывозащиты

«искробезопасная электрическая цепь» имеют обозначение Метран-100-Ех.

Датчики Метран-100-Вн, Метран-100-Ех предназначены для установки и работы во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно главе 7.3 ПУЭ, и другим нормативным документам,

регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных

«взрывонепроницаемая оболочка» и «специальный» с уровнем взрывозащиты «взрывобезопасный» с маркировкой по взрывозащите

«1ЕхdsIIBT4/H2X», соответствуют требованиям ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р

51330.1, ГОСТ 22782.3 и предназначены для применения во взрывоопасных зонах всех классов, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом категории ПА, ПВ групп Т1, Т2, ТЗ, Т4 и категории ПС группы Т1 по ГОСТ Р 51330.0 [ 3 ].

Датчик разности давлений Метран-100-ДД, модель 1495, с

СПБГУАП / Санкт-Петербург

материалами, контактирующими с рабочей средой 36НХТЮ и 12Х18Н10Т, с

микропроцессорным электронным преобразователем без индикатора,

климатического исполнения ТЗ, с пределом допускаемой основной погрешности 0,1, с верхним пределом измерения 40 кПа, с предельно допускаемым рабочим избыточным давлением 16 МПа, с выходным сигналом 4-20 мА и линейной характеристикой, с вентильной системой,

подсоединяемой к датчику сверху, с сальниковым вводом, с выносным индикаторным устройством [ 4 ].

Датчик избыточного давления Метран-100-ДИ модель 1161,

поставляется для эксплуатации на объектах АС, с материалами,

контактирующими с рабочей средой, титановый сплав и 12Х18Н10Т, с

микропроцессорным электронным преобразователем с индикатором,

климатического исполнения УХЛ 3.1, с пределом допускаемой основной погрешности 0,15, с верхним пределом измерений 16 МПа, с выходным сигналом 4-20 мА и линейной характеристикой, с ниппелем с накидной гайкой М20х1,5, со штепсельным разъемом 2РМ22Б4ШЗВ1, класс безопасности 2НУ [ 3 ].

СПБГУАП / Санкт-Петербург

3. Програмируемый логический контроллекр в систее автоматизации

Обоснование выбора контроллера

SCADA - система предназначена для выработки и реализации управляющих воздействий на технологическое оборудование в соответствии с принятыми критериями управления и обеспечения обслуживающего персонала станции оперативной и достоверной информацией.

Одно из самых распространенных и давно используемых решений для автоматизации различных технологических объектов - применение программируемых логических контроллеров (PLC). Изделия подобного класса выпускают несколько крупных компаний: Siemens, General Electric, Allen-Bradley (Rockwell Automation), PLC Direct by Koyo и другие.

Контроллеры SLC500 могут иметь фиксированную и модульную конструкцию. Модульный контроллер представляет собой шасси, блок питания, модуль процессора и набор модулей вводавывода для объекта,

определяемый количеством входных и выходных сигналов. В состав модульных программируемых контроллеров серии SLC входит 12

модификаций процессоров, более 80 типов модулей ввода/ вывода,

специальные модули, 4 типоразмера шасси для установки модулей (4,7,10,13

мест). Каждый модуль центрального процессора может поддерживать до 30

модулей ввода/вывода в системе и до 3 шасси.

Имеются 3 типа модулей ввода/вывода: входные, выходные и комбинированные, с числом каналов 4, 8, 16, 32. Модули могут быть аналоговые и дискретные. Аналоговые модули ввода работают с постоянными напряжениями 10 В и токами 20 мА, сопротивлениями и термопарами. Модули дискретного ввода работают с переменными и постоянными напряжениями, в т.ч. ТТЛ - уровня. Модули аналогового вывода имеют выходы постоянного тока 10 В и 20 мА. Модули дискретного вывода содержат в своем составе полупроводниковые выходы

СПБГУАП / Санкт-Петербург

постоянного и переменного тока, а также релейные выходы. Набор специальных модулей включает в себя модули программирования на BASIC,

коммуникационные модули и т.д.

Модульные контроллеры SLC 500 предлагают дополнительную гибкость конфигурирования системы, более мощные процессоры и большую

емкость ввода/вывода. Опции процессоров включают:

) SLC 5/01 - процессоры с емкостью памяти от 1К до 4К с

фиксированным набором инструкций, максимальное количество локальных В/В 256 точек (каталожные номера 1747-L511 или 1747-L514);

) SLC 5/02 - процессор с емкостью памяти 4К с расширенным

набором инструкций, максимальное количество локальных В/В 480 точек

(каталожный номер 1747-L524);

) SLC 5/03 - процессор с емкостью памяти 12К слов и

дополнительными 4К для данных с гибкими коммуникационными возможностями и производительностью в 5-10 раз больше, чем у SLC 5/02,

содержит полный набор инструкций, максимальное количество локальных В/В 960 точек. Обеспечивается возможность коммуникаций через RS-232 или

DH-485 (каталожный номер 1747-L532С);

) SLC 5/04 - процессор с емкостью памяти 20К слов и

дополнительными 4К для данных с быстродействием превышающим SLC

5/03, содержит полный набор инструкций, максимальное количество локальных В/В 960 точек. Возможность подключения к сети DH+ (каталожный номер 1747-L543) [13].

Процессоры SLC500 имеют мощную систему команд, насчитывающую

99 инструкций:

) инструкции релейной логики (битовые); ) инструкции таймеров и счетчиков; ) инструкции обработки данных; ) инструкции сравнения;

) инструкции передачи управления;

СПБГУАП / Санкт-Петербург

) инструкции обработки прерываний; ) логические и математические функции; ) ПИД-инструкция;

) инструкции передачи данных по сети;

) ASCII - функции.

Возможны различные способы адресации: прямая, косвенная,

индексная, косвенно-индексная. Размер памяти процессоров для хранения программ и данных варьируется от 1 К до 12 К и может быть расширен до 64

К. Программирование возможно как с использованием ручных программаторов, так и с помощью ПК с программным обеспечением APS

или RSLogix500.

Контроллеры SLC 500 обладают хорошими коммуникационными возможностями, в зависимости от типа контроллера они поддерживают сети

RS232DF1, DH-485, DH+, Ethernet. Кроме того, использую специальные модули, контроллеры могут включаться в сети Remote I/O и Device Net.

Наработка на отказ контроллеров серии SLC составляет до 400 000

часов. Рабочая температура контроллеров: от 0 до +60 С, влажность: 5…95% (без конденсата). В данном диапазоне температур принудительного охлаждения не требуется.

Иерархически система управления разделяется на два уровня. Согласно проведенному анализу первый уровень управления реализован на базе технологического микропроцессорного управляющего контроллера модели

SLC 5/04 фирмы Allen-Bradley, который отвечает требованиям по быстродействию и имеет полный набор команд (в том числе и ПИД-

инструкции).[ 8 ]

Предлагаемый программируемый логический контроллер модели SLC

5/04 обеспечивает выполнение следующих функций:

1)постоянный контроль и отображение технологических параметров;

2)автоматическое и дистанционное управление насосными агрегатами и электроприводными задвижками;

логики Ladder Logic. [ 9 ]

Второй уровень управления, реализованный на базе рабочей станции

(ПЭВМ), выполняет следующие основные функции:

1)обеспечение непрерывного круглосуточного обмена информацией

сконтроллером по проводной связи;

2)выполнение обработки полученной информации, формирование предыстории и текущих событий;

) формирование массивов информации по заданным параметрам для последующей визуализации в виде графиков (трендов);

) отображение полученной информации в форме таблиц или на мнемосхемах;

) формирование и печать отчетно-учетных документов.

Выбор проектной конфигурации контроллера

Программируемый логический контроллер (PLC) - это полупроводниковое устройство, разработанное для выполнения логических функций ранее реализуемых такими компонентами как реле, счетчики,

галетные переключатели и т. д.

Для реализации данного проекта выберем модульный контроллер серии SLC-500 с процессором SLC 5/04 (1747-L542B.

Характеристики процессорного блока: ) память программ - 12K Words;

) дополнительная память данных до - 4K Words;

) максимальное количество локальных точек В/В - 960 дискретных;

СПБГУАП / Санкт-Петербург

) максимальное количество удаленных точек В/В - 4096 входных и

4096 выходных; ) стандартное ОЗУ - литьевая батарея - 2 года;

) дополнительное резервное ОЗУ - FLASH;

) типовое время сканирования 0.9 мс/К;

) время выполнения битовой инструкции (XIC) 0.44 мкс;

) потребляемая мощность - 500 мА для 5 В, 175 мА для 24 В.

Процессоры серии SLC-500 работают с модулями серии 1746.

- это платформа модульного оборудования В/В, разработанная для оснащения системы управления модулями ввода/вывода с минимальными требованиями к занимаемому пространству и стоимости. Модули предлагаются в различных модификациях как по количеству сигналов - 4,8,

16,32 точек, так и по качеству постоянного тока, переменного тока, ТТЛ.

Таблица 3.3 - Преимущества дискретных модулей

Таблица 3.4 - Преимущества аналоговых модулей В/В

СПБГУАП / Санкт-Петербург

Количество сигналов с учетом сигналов от исполнительных механизмов следующее: 41 аналоговых входов; 60 дискретных выходов; 88

дискретных входов. Для обработки сигналов, а так же для управления исполнительными механизмами выберем следующие модули: 3 аналоговых входных модуля на шестнадцать каналов (1746-NI16); 2 дискретных выходных модуля на 32 контакта (1746-OB32); 2 дискретный входной модуль на 32 контакта (1746-IB32), 1 дискретный входной модуль на 16 контактов

(1746IB16), 1 дискретный входной модуль на 8 контактов (1746IB8) [10, 11, 13]

Источник питания.

Суммарная потребляемая мощность контроллера А при 24 В 1.946 А при 5 В

Необходимым условием при выборе источника питания является то,

что его мощность должна быть больше мощности, потребляемой всеми модулями и процессором.

Выбранный источник питания - 1746 - Р2.

Характеристики блока питания:

1)напряжение - 85-132/170-265 VАС, 47-63Гц.;

2)потребляемая мощность - 180 В А;

3)допустимая нагрузка - 5А для 5В, 0.96А для 24В.;

) диапазон напряжения дополнительного источника питания - 18-

30 В DC;

) выходной ток для 24 В DC - 200мА.;

6) Rack - 1746-A11 (шасси на 11 слотов).

3.3 Описание алгоритма работы контроллера

В начале первого цикла программы производится инициализация модулей ввода/вывода. Затем происходит переход в подпрограмму опроса датчиков. После чего контроллер опрашивает, нажата ли кнопка пуска или