Аннотация

Дипломный проект посвящен модернизации системы управления центральным пунктом подготовки нефти нефтяного месторождения. В проекте разработана микропроцессорная система управления, включающая в себя программируемый логический контроллер (ПЛК) и автоматизированное рабочее место оператора на основе SCADA.

В проекте скомпонован ПЛК, разработана технологическая программа, АРМ оператора, перечень каналов ввода/вывода, общий вид щита ПЛК, таблица подключения щита, таблица соединений щита, схема питания щита, структурные схемы АСУТП и ПЛК. При разработке была использована современная элементная база.

В работе представлен обзор существующих микропроцессорных устройств управления, SCADAсистем. Устройства разбиты на несколько классов, подробно рассмотрены, выделены характерные черты. Сделаны выводы об области применения каждого класса.

Дипломный проект включает графическую часть на ___листах и пояснительную записку на ___листах.

Пояснительная записка включает ___таблиц, ___иллюстраций, ___литературных источников и ____листов приложений.

Содержание

Введение 7

1 Анализ объекта автоматизации 10

1.1 Характеристика технологического процесса 11

1.2 Характеристика используемых приборов КиП 18

1.2.1 Управление электроприводными задвижками 18

1.2.2 Управление насосами 18

1.2.3 Управление регулируемыми клапанами 19

1.2.4 Контроль загазованности 19

1.2.5 Измерение уровня 19

1.2.6 Измерение давления 21

1.2.7 Измерение температуры 23

2 Обзор и анализ существующих средств автоматизации 24

2.1 Программируемые логические контроллеры 25

2.1.1 Интеллектуальные реле 26

2.1.2 Моноблочные ПЛК 37

2.1.3 Модульные ПЛК 47

2.1.4 Распределенные ПЛК 55

2.1.5 ПК совместимые контроллеры 59

2.2 Промышленные компьютеры 64

2.2.1 Панельные компьютеры 66

2.2.2 Встраиваемые компьютеры 69

2.3 Автоматизированное рабочее место оператора 73

2.3.1 SCADA система WinCC 81

2.3.2 SCADA система Trace Mode 87

2.3.3 SCADA система Круг-2000 89

2.3.4 SCADA система Master-SCADA 90

2.3.5 SCADA система InTouch 92

2.4 Панели оператора 93

2.5 Выбор аппаратных и программных средств 95

3 Микропроцессорная система управления 96

3.1 Формирование ПЛК 97

3.1.1 Выбор дополнительных модулей 100

3.2 Разработка технологической программы 101

3.2.1 Функциональный блок FB51 - управления задвижкой 105

3.2.2 Функциональный блок FB50 - управление насосом 108

3.2.3 Функциональный блок FB52 - сигнализация загазованности 111

3.2.4 Функциональный блок FB55 - управление регулирующим клапаном 113

3.2.5 Функциональные блоки масштабирования 114

3.2.6 ПИД Регулирование 115

3.3 Разработка АРМ оператора 117

3.3.1 Экраны площадок 120

3.3.2 Экран управления задвижкой 125

3.3.3 Экран управления насосом 127

3.3.4 Экран управления клапаном 128

3.3.5 Экран настройки ПИД регулятора 129

3.3.6 Система Архивирования 130

3.3.7 Система сигнализации 133

3.3.8 Система отчетов 136

3.4 Компоновка щита с контроллером 136

4 Экономическая часть 141

4.1 Календарный план-график проектирования 142

4.2 Затраты на проектирование 143

4.3 Затраты на изготовление системы 144

4.4 Затраты на эксплуатацию системы 146

4.6 Экономическая эффективность разработки 147

5 Безопасность жизнедеятельности и экологическая защита 149

5.1 Взрывопожаробезопасность 150

5.1.2 Методы взрывозащиты оборудования 152

5.2 Защита оператора от психологических нагрузок 155

5.3 Экологическая защита 159

Заключение 160

Список использованной литературы 161

Введение

Подготовка нефти на нефтепромысле является неотъемлемой частью процесса производства нефтепродуктов. Добываемая из скважин нефть содержит в себе газ и воду. Причем вода содержит в себе примеси солей. Вода и растворенные в ней соли отрицательно влияют на аппараты производства нефтепродуктов: происходит коррозия трубопроводов, механизмов, тратится лишняя энергия на транспортировку ненужных веществ, которые затем нужно утилизировать.

Осложняющим фактором является наличие растворенного парафина в нефти. Из-за этого при определенной температуре нефть может застыть. Поэтому в установке подготовки нефти присутствуют почти все аппараты нефтяной промышленности.

На сегодняшний момент на большинстве месторождений процесс обессоливания и обезвоживания заключается в ручном добавлении деэмульгатора в только что добытую нефть. Данный способ не позволяет получить нефть высокого сорта.

Применение неавтоматизированного производства имеет свои недостатки. Для ручного управления приходится использовать большие аппараты, что не позволяет добиться получения высокого сорта нефти. Кроме того, рабочим приходится круглосуточно вручную регулировать параметры технологического процесса.

Применение аппаратов меньшего объема способствует улучшению качества нефти, однако это влечет увеличение скорости процессов, протекающих в аппарате, что усложняет ручное регулирование технологических параметров.

Наличие парафина и других веществ делает процесс подготовки нефти очень сложным. Для измерения параметров технологического процесса приходится использовать устаревшие датчики с вторичными преобразователями. Наличие взрывоопасной зоны и расположение объектов на открытом воздухе так же осложняет автоматизацию процесса подготовки нефти.

При сдаче нефти на нефтеперерабатывающий завод в случае наличия в ней солей и воды на поставщика накладываются большие денежные штрафы. Связано это с тем, что данную нефть придется пропускать через дополнительные линии. Создание установки подготовки нефти повысит прибыль, получаемую от добычи нефти.

Проект обустройства нефтяного месторождения разбивается на несколько комплектов (частей): технология нефтяных процессов, технология сточных вод, строительная часть, теплотехническая часть, экологическая часть, электротехническая часть, часть КиП и часть АСУ. Каждую часть делает рабочая группа, специализирующаяся на определенной части проекта.

В данном дипломном проекте разрабатывается часть АСУ. В нее входит подбор управляющего устройства, написание технологической программы, разработка АРМ оператора и компоновка щита с управляющим устройством.

Присутствие на рынке промышленной автоматизации большого числа микропроцессорных систем управления усложняет работу разработчика АСУТП. Организации, занимающиеся созданием АСУТП “под ключ”, как правило, работают с одним поставщиком (по финансовым причинам). Поставщикам удобнее работать с одним производителем. Поэтому для таких организаций выбор аппаратных и программных средств очевиден.

Организации, которые занимаются проектированием, не привязаны к одному производителю, так как они взаимодействуют лишь с заказчиком и производителем. Выбор производителя обусловлен лишь пожеланиями заказчика и мнениями проектировщиков. Поэтому важным моментом является выбор аппаратно - программных средств автоматизации.

С развитием микропроцессорной техники на рынке появилось большое число устройств микропроцессорного управления. Наибольший интерес представляют программируемые логические контроллеры (ПЛК). На отечественном рынке присутствует большое число ПЛК. Если сравнить продукцию разных фирм, то продукция окажется похожей друг на друга. Одной из целей дипломного проекта является обзор существующих сегодня средств микропроцессорного управления.