330 / ЗаданКурсЖурналПолныйМПУСУ / 1СУпроизвУглерода
.pdf
СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Автоматизация процесса производства технического углерода
Дмитрий Антропов, Тимофей Петров, Василий Линник, Сергей Фролов
В данной статье рассматриваются различные аспекты создания АСУ ТП производства технического углерода на примере системы, разработанной по заказу ОАО «Нижнекамский завод технического углерода». Представленная система обладает
высокими эксплуатационными характеристиками и при этом имеет относительно низкую себестоимость. Особое внимание в статье уделяется вопросам организации аппаратного резервирования.
|
ВВЕДЕНИЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Как известно, технический углерод, |
|
|
|
||
|
или сажа, используется как один из |
|
|
|
||
|
основных компонентов при изготов |
|
|
|
||
|
лении красок, пластмасс, резины и |
|
|
|
||
|
многих других материалов. Изделия из |
|
|
|
||
|
таких материалов находят |
широкое |
|
|
|
|
|
применение в различных |
областях |
|
|
|
|
|
жизни и деятельности человека. Са |
|
|
|
||
|
мое массовое из этих изделий на се |
|
|
|
||
|
годняшний день — автомобильные |
|
|
|
||
|
шины. |
|
|
|
|
|
|
В наше время существует множество |
|
|
|
||
|
методов производства сажи. И все же |
|
|
|
||
|
основным до сих пор является печной |
|
|
|
||
|
способ, который предполагает терми |
|
|
|
||
|
ческое разложение тяжёлых предель |
|
|
|
||
|
ных углеводородов при малом доступе |
Реакторное отделение цеха № 1 Нижнекамского завода технического углерода |
|
|||
|
воздуха в специализированных печах. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
Из образующейся в результате газовой |
● согласование нагрузок на технологи |
ки включают в себя по два реактора ти |
|||
|
смеси сажа извлекается путём улавли |
ческое оборудование с учётом пери |
па РС 105/2000, третий и четвертый |
|||
|
вания при помощи специальных филь |
одического режима реализации ос |
потоки — по два реактора типа РС |
|||
|
тров. |
|
|
новных стадий производства; |
50/3500. На каждом из потоков работа |
|
|
|
|
|
● выбор рациональных технологичес |
ет только один из реакторов, другой |
|
|
ЦЕЛИ ВНЕДРЕНИЯ АСУ ТП |
ких режимов в условиях сложного |
находится в резерве. |
|||
|
Целями внедрения АСУ ТП в ОАО |
многосвязанного регулирования; |
Не вдаваясь в детали различия кон |
|||
|
«Нижнекамский завод технического |
● замена ручной обработки докумен |
струкций реакторов разных типов, |
|||
|
углерода» (далее НКТУ) являлись: |
тооборота машинной. |
опишем в общем виде строение техно |
|||
|
● стабилизация эксплуатационных по |
|
логической установки получения печ |
|||
|
казателей |
технологического обору |
ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ |
ного технического углерода (рис. 1). |
||
|
дования |
и режимных параметров |
Объектом автоматизации является |
Реактор представляет собой цилинд |
||
|
технологических процессов; |
реакторное отделение цеха № 1 НКТУ, |
рическую печь с наружным диаметром |
|||
|
● получение в режиме реального вре |
в состав оборудования которого входят |
около двух метров. Изнутри печь выло |
|||
|
мени информации о ходе технологи |
восемь цилиндрических реакторов, |
жена огнеупорным кирпичом таким |
|||
|
ческих процессов; |
|
попарно образующих четыре техноло |
образом, что образуется круглая в сече |
||
|
● диагностирование и предупреждение |
гических потока, соответствующих |
нии рабочая зона диаметром прибли |
|||
24 |
возникновения аварийных ситуа |
разным маркам выпускаемого техниче |
зительно 300 мм. В передней торцевой |
|||
ций; |
|
|
ского углерода. Первый и второй пото |
части печи расположены форсунки для |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
www.cta.ru |
|
|
|
СТА 4/2003 |
|
© 2003, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru
|
|
|
|
|
|
С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / Х И М И Ч Е С К А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
средств АСУ ТП одного потока не вли |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ял на работу других потоков. |
||
|
|
|
Вода |
|
|
|
|
|
|
Структура комплекса технических |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
средств АСУ ТП для 1 4 технологичес |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Газоход |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ких потоков НКТУ представлена на |
||||
|
|
|
|
|
|
|
холодильник |
||||
|
|
|
Вода |
|
|
|
|
|
рис. 2. |
|
|
Сырьё |
|
|
|
|
|
|
|
|
Она включает в себя следующие |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Воздух |
|
|
|
|
|
|
Холодильник |
уровни: |
|
||
|
|
|
|
|
|
ороситель |
● уровень датчиков и исполнительных |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Природный |
|
|
|
|
|
|
|
|
устройств; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
газ |
|
Зона |
Зона |
Зона |
Зона |
|
|
|
● уровень устройств ввода вывода; |
||
|
|
горения |
реакции |
предзакалки |
закалки |
|
|
|
● уровень управляющих станций; |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сырьё |
|
|
|
|
|
|
|
|
● уровень взаимодействия системы уп |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равления с оператором (интер |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фейсный уровень). |
|
Рис. 1. Строение технологической установки получения печного технического углерода |
|
Особое место в структуре занимает |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сетевое оборудование, при помощи |
||
подачи газа и воздуха на горение. Рабо |
ТЕХНИЧЕСКИЙ АСПЕКТ |
|
которого осуществляется связь меж |
||||||||
чая зона делится на четыре части. Пер |
СИСТЕМЫ |
|
|
ду верхними уровнями по сети Ether |
|||||||
вая, прилегающая к передней торцевой |
При выборе технических средств пе |
net. |
|
||||||||
части реактора, — зона горения. В этой |
ред разработчиками (фирма |
«Эталон |
|
Уровень датчиков и исполнительных |
|||||||
зоне происходит сжигание природного |
ТКС») стояла задача подобрать такое |
устройств в данном проекте реализован |
|||||||||
газа для создания и поддержания необ |
оборудование, чтобы обеспечить за |
преимущественно |
на отечественных |
||||||||
ходимой температуры в реакторе. Вто |
данную надёжность при минимизации |
изделиях, что существенно снижает |
|||||||||
рая зона — зона реакции. Она располо |
себестоимости системы. В результате |
стоимость системы. |
|
||||||||
жена сразу после зоны горения, в ней |
были предложены несколько вариан |
|
Уровень устройств ввода вывода по |
||||||||
происходит собственно разложение уг |
тов состава технических средств. На |
строен на контроллерах сбора данных |
|||||||||
леводородного сырья. Сырьё (пиро |
шими специалистами было проведено |
и |
управления |
ADAM 5000/TCP |
|||||||
лизная смола) впрыскивается в зону |
комплексное исследование |
предло |
(Advantech) с портом промышленной |
||||||||
реакции через четыре сырьевые фор |
женных вариантов, включавшее оцен |
сети Ethernet, укомплектованных мо |
|||||||||
сунки, расположенные радиально по |
ку мощности вычислительных ресур |
дулями ввода вывода серии ADAM |
|||||||||
бокам реактора. Третья и четвертая зо |
сов, необходимости резервирования, |
5000 следующих типов: |
|||||||||
ны — соответственно зона предзакалки |
расчёт среднего времени наработки на |
● ADAM 5017 — 8 канальный модуль |
|||||||||
и зона закалки. В этих зонах формиру |
отказ и вероятности безотказной рабо |
|
аналогового ввода; |
||||||||
ется структура сажевых зёрен, влияю |
ты. |
|
|
|
● ADAM 5018 — 7 канальный модуль |
||||||
щая на свойства технического углеро |
Разработанная структура техничес |
|
ввода сигналов термопар; |
||||||||
да. Процесс формирования зёрен зави |
кого обеспечения АСУ ТП учитывает |
● ADAM 5024 — 4 канальный модуль |
|||||||||
сит от температурного режима, кото |
разбиение |
объекта автоматизации на |
|
аналогового вывода; |
|||||||
рый поддерживается путём впрыска |
технологические потоки и построена |
● ADAM 5051 — 16 канальный модуль |
|||||||||
воды через водяные форсунки, уста |
по принципу максимального их разде |
|
дискретного ввода; |
||||||||
новленные по бокам реактора. В зад |
ления, так чтобы выход из строя ком |
● ADAM 5056 — 16 канальный модуль |
|||||||||
ней торцевой части реактора находится |
понентов |
комплекса |
технических |
|
дискретного вывода. |
||||||
труба (газоход), по которой аэрозоль |
|
|
|
|
|
Рабочая станция |
|||||
технического углерода движется в хо |
|
|
|
|
|
||||||
|
Рабочие станции операторов технологов |
системного инженера |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
лодильник ороситель, где охлаждается |
|
|
|
|
|
|
Интерфейсный |
||||
путем впрыска воды и передаётся в от |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
уровень |
|||||
деление улавливания. Таким образом, |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
каждая |
технологическая |
установка |
|
|
|
|
|
|
|
||
имеет ряд |
регулируемых |
параметров: |
|
|
|
|
|
|
|
||
расход газа, расход сырья, расход воз |
|
|
|
|
|
|
Сетевое |
||||
духа высокого давления, расход хими |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
оборудование |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чески очищенной воды. Регулируя эти |
|
|
|
|
|
|
(Ethernet) |
||||
параметры, необходимо поддерживать |
|
|
|
|
|
|
Уровень |
||||
требуемый температурный режим во |
|
|
|
|
|
|
управляющих станций |
||||
1 й поток |
4 й поток |
|
3 й поток |
|
2 й поток |
|
|||||
всех зонах реактора и холодильника |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
оросителя. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опуская подробности физико хими |
|
|
|
|
|
|
Уровень устройств |
||||
ческих процессов получения активно |
|
|
|
|
|
|
ввода вывода |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
го печного углерода, затронем только |
Датчики и исполнительные устройства потоков |
Уровень датчиков |
|||||||||
технический и программный аспекты |
|
|
|
|
|
и исполнительных устройств |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
созданной АСУ ТП производства тех |
Рис. 2. Структура комплекса технических средств АСУ ТП производства технического углерода |
||||||||||
нического углерода. |
|
|
для 1!4 технологических потоков НКТУ |
|
|
25 |
|||||
СТА 4/2003 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
www.cta.ru |
|
|
|
|
|
|
|
|
© 2003, CTA |
Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru |
||
С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / Х И М И Ч Е С К А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь
На каждый поток приходится по три контроллера ввода вывода (рис. 3): ос новной управляющий, резервный и контроллер сбора общецеховых пара метров. Основной управляющий конт роллер обеспечивает управление реак торами потока. Резервный контроллер включается в работу при отказе основ ного контроллера и полностью берет на себя управление технологическими установками. Переключение с основ ного контроллера на резервный осу ществляется путём автоматической ме ханической перекоммутации каналов ввода вывода, причем удалось обеспе чить безударный переход на резервное оборудование без потери управления технологической установкой. Конт роллер сбора общецеховых параметров обеспечивает получение данных, об щих для двух соседних (идентичных по типу используемых реакторов) пото ков. В случае выхода из строя такого контроллера на одном из потоков сбор общецеховых параметров продолжает ся аналогичным контроллером сосед него потока.
На уровне управляющих станций ре ализуется логика управления техноло гическим объектом, в соответствии с которой производится обработка и
26
Рис. 3. Шкаф с тремя контролерами ADAM!5000/TCP (основной, резервный и сбора общецеховых параметров); над контроллерами установлены реле, осуществляющие механическую
перекоммутацию каналов ввода!вывода на резервное оборудование
анализ поступающей с устройств вво да вывода информации и генерация управляющих воздействий по задан ным алгоритмам регулирования. Уп равляющие станции являются цент
ральным «мозгом» системы, здесь про изводятся расчёты по сертифициро ванным алгоритмам нормированных расходов газа, сырья, воздуха и воды, вычисляются управляющие воздей ствия по ПИД алгоритмам, осуществ ляется автоматический перевод техно логического оборудования из одного режима в другой, реализуется логика противоаварийной защиты и т.п.
В проекте реализовано резервирова ние управляющих станций. Так как технологические установки первого и второго, а также третьего и четвёртого потоков полностью идентичны, управ ляющие станции идентичных потоков взаимно резервируют друг друга. Так, например, при отказе станции первого потока управление первым потоком возьмет на себя станция второго пото ка.
Уровень управляющих станций АСУ ТП реализован на базе процессорных плат PCA 6178 (Advantech) с процессо ром Intel Pentium III 550 MГц. В ком плекте с необходимым периферийным
Рис. 4. Размещённые в шкафу управляющая
станция и источник бесперебойного питания
оборудованием (ОЗУ и НЖМД) каж дая такая плата представляет собой мощную и современную промышлен ную станцию управления. Выбор столь мощной процессорной платы обуслов лен широким набором перечисленных задач, реализуемых на управляющих станциях; кроме того, было учтено, что
врежиме резервирования одна станция ведёт управление сразу двумя техноло гическими потоками, в каждом из ко торых потенциально может находиться до двух работающих реакторов.
Плата PCA 6178 имеет интегриро ванный сетевой адаптер стандарта Ethernet. Плата устанавливается в низ копрофильное промышленное шасси IPC 602 фирмы Advantech (рис. 4). Ус тройства ввода вывода и управляющие станции каждого потока размещаются
в19" шкафах со степенью защиты IP65.
www.cta.ru |
СТА 4/2003 |
© 2003, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru
С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / Х И М И Ч Е С К А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь
Для разводки сигнальных |
|
|
||||
проводников |
использованы |
|
|
|||
надёжные и очень удобные в |
|
|
||||
эксплуатации |
наборные |
|
|
|||
клеммы WAGO. |
|
|
|
|||
Питание |
аппаратуры осу |
|
|
|||
ществляется продублирован |
|
|
||||
ными |
(подключены парал |
|
|
|||
лельно через диоды Шотки) |
|
|
||||
источниками |
|
питания |
|
|
||
NFS110 (Artesyn Technologi |
|
|
||||
es), отличающимися непри |
|
|
||||
хотливостью ко входному на |
|
|
||||
пряжению (85 264 В, 47 |
|
|
||||
440 Гц) и высокой стабиль |
|
|
||||
ностью выходного напряже |
|
|
||||
ния. |
|
|
|
|
|
|
Для обеспечения устойчи |
|
|
||||
вости системы к помехам в |
|
|
||||
цепях питания в состав ком |
|
|
||||
плекса технических средств включены |
|
|||||
источники |
бесперебойного |
питания |
|
|||
Smart UPC SUA1500INET (APC), ко |
|
|||||
торые, помимо фильтрации сетевых |
|
|||||
помех, способны обеспечить автоном |
|
|||||
ную работу системы в течение 20 минут |
|
|||||
после |
отключения |
электропитания. |
|
|||
Система управления диагностирует на |
|
|||||
личие электропитания и выдаёт ава |
|
|||||
рийный сигнал, что позволяет опера |
|
|||||
тивному персоналу своевременно пе |
|
|||||
ревести технологический процесс в |
|
|||||
безопасный режим и избежать повреж |
|
|||||
дения оборудования и порчи продук |
Рис. 6. Рабочая станция, укомплектованная |
|||||
ции. |
|
|
|
|
|
защищённой промышленной клавиатурой |
Уровень |
взаимодействия |
системы |
с манипулятором DT!810 (Texas Industrial |
|||
управления |
с |
оператором реализует |
Peripherals) |
|||
операторский |
интерфейс, |
который |
|
|||
снабжает оператора технолога опера |
С целью обеспечения непрерывнос |
|||||
тивной информацией о протекании |
ти управления технологическим про |
|||||
технологического процесса, обеспечи |
цессом в случае отказа компьютера для |
|||||
вает приём от оператора директив и пе |
каждого из потоков установлено по две |
|||||
редачу их на управляющие станции. На |
одинаковых рабочих станции операто |
|||||
уровне взаимодействия системы уп |
ров, функционирующих независимо |
|||||
равления с |
оператором реализуются |
друг от друга. |
||||
также функции накопления и отобра |
Комплекс технических средств АСУ |
|||||
жения архивной исторической инфор |
ТП объединён высокоскоростной ло |
|||||
мации. |
|
|
|
|
кальной вычислительной сетью (ЛВС) |
|
В качестве рабочих станций операто |
стандарта Ethernet с использованием |
|||||
ров технологов используются IBM PC |
сетевых концентраторов (3Com), что |
|||||
совместимые персональные компьюте |
обеспечивает требуемую скорость пе |
|||||
ры стандартного исполнения с сетевым |
редачи данных и возможность наращи |
|||||
интерфейсом Ethernet. Рабочие стан |
вания системы. Топология сети звездо |
|||||
ции операторов для защиты от внеш |
образная. |
|||||
них неблагоприятных условий эксплу |
Структура ЛВС (рис. 2) проектирова |
|||||
атации (сажевая пыль) размещены в |
лась таким образом, чтобы обеспечить |
|||||
специальных пультах с принудитель |
требуемые надёжность и скорость пе |
|||||
ным |
нагнетанием |
чистого |
воздуха |
редачи информации. Операторские |
||
(рис. 5) и укомплектованы защищён |
станции подключены к разным ветвям |
|||||
ными промышленными клавиатурами |
ЛВС, а связь с управляющими станци |
|||||
с манипуляторами DT 810 фирмы |
ями потоков возможна по двум марш |
|||||
Texas Industrial Peripherals (рис. 6). |
рутам, что придаёт системе устойчи |
|||||
вость к нарушениям каналов связи. Кроме того, подобная структура делает возможным логическое диагностирование состояния средств и физичес ких каналов передачи данных по сети. Для передачи инфор мации применяется экрани рованный кабель типа витая пара SFTP.
Таким образом обеспечена защищённость системы от внешних неблагоприятных факторов и, кроме того, реа лизовано практически полное аппаратное резервирование комплекса технических средств на всех уровнях, включая среду передачи дан ных, что определило высокую
отказоустойчивость АСУ ТП в целом.
ПРОГРАММНЫЙ АСПЕКТ
СИСТЕМЫ
При создании программного обеспе чения системы перед разработчиками были поставлены три задачи: написать драйверы ввода вывода, реализовать алгоритм управления, написать про граммный модуль подсистемы резер вирования. Параллельно разрабатыва лись сервисные программы для на стройки и калибровки контроллеров ввода вывода, а также писались про граммные модули, которые реализуют алгоритмы расчёта расходов компо нентов, участвующих в технологичес ком процессе получения технического углерода. В результате получено про граммное обеспечение, построенное по модульному принципу и содер жащее несколько частей, которые вза имодействуют между собой.
Среда разработки программного обеспечения АСУ ТП была сформиро вана на основе пакета Wonderware Fac tory Suite 2000.
Управляющие станции и рабочие станции операторов технологов функ ционируют под управлением операци онной системы Microsoft Windows NT
4.0Workstation (Service Pack 6a).
Вкачестве приложения, исполняе мого на управляющих станциях и реа лизующего основные алгоритмы уп равления технологическими установ ками, используется управляющая сис тема с открытой архитектурой InCont rol версии 7.1.
На рис. 7 представлена функцио нальная схема алгоритма управления
технологическим процессом. |
27 |
СТА 4/2003 |
www.cta.ru |
© 2003, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru
|
С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / Х И М И Ч Е С К А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Директивы оператора |
|
|
|
|
|
|
новления отказавшей станции возвра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щает ей управление процессом. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Взаимодействие программных моду |
|
|
|
|
|
|
Блок управления |
|
|
|
|
|
|
лей, реализующих алгоритм управле |
|
|
|
Алгоритмы: |
|
1. Разогрев реактора |
|
3. Полное горение |
|
|
ния, с контроллерами ввода вывода |
|||||
|
|
|
|
|
2. Пуск |
|
|
4. Получение инертного газа |
|
производится через разработанный |
||||
|
потоком |
Режим |
|
Режим |
Режим |
|
|
|
Режим |
|
|
специалистами фирмы «Эталон ТКС» |
||
|
|
Задание |
|
|
Задание |
|
|
Задание |
|
|
Задание |
|
драйвер, реализующий протокол обме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соседним |
Блок регулирования |
Блок регулирования |
Блок регулирования |
Блок регулирования |
|
на ModBus/TCP для связи с устрой |
|||||||
|
|
ствами ADAM 5000/TCP через Ethe |
||||||||||||
|
расхода сырья |
|
расхода газа |
расхода воздуха |
|
расхода воды |
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rnet. |
|
управления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В качестве SCADA системы, реали |
|
|
|
|
|
Блок обработки сигналов |
|
|
|
|
зующей интерфейс оператора и функ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ции информационно справочной сис |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
логики |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
темы, используется InTouch версии 7.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При создании интерфейса оператора |
|
|
Запуск |
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
|
|
|
перед разработчиками ставилась цель |
|
|
|
резервирования |
|
|
|
Блок имитации |
|
сделать работу оператора более удоб |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пуск/ |
ной и простой. Учитывались самые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стоп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
разные критерии: размеры, цветовая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состояние |
|
Данные |
Данные |
|
|
|
|
|
гамма и прочее. Почти для каждого ок |
|||
|
управляющей станции |
ввода вывода |
ввода вывода |
|
|
|
|
на были предусмотрены «горячие» кла |
||||||
|
|
соседнего потока |
соседнего потока |
своего потока |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
виши, чтобы оператор мог быстро и |
|
Рис. 7. Функциональная схема алгоритма управления технологическим процессом |
|
легко вызвать необходимую мнемосхе |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
му; при проектировании мнемосхем |
|
|
При разработке алгоритма управле |
ректив, поступающих от оператора, ре |
разработчики стремились сделать изо |
||||||||||
|
ния объектом автоматизации пресле |
ализация некоторых специфических |
бражения интуитивно более понят |
|||||||||||
|
довалась цель сделать данный компо |
режимов техпроцесса (режим удержа |
ными. Основные мнемосхемы пред |
|||||||||||
|
нент системы по возможности макси |
ния заданного соотношения воз |
ставлены на рис. 8 и 9. |
|||||||||||
|
мально надёжным и гибким. Для до |
дух/газ, режимы |
|
замены сырьевых |
Взаимодействие программ управле |
|||||||||
|
стижения этих целей на каждой управ |
форсунок и прочие). Кроме того, блок |
ния технологическим процессом, ис |
|||||||||||
|
ляющей станции исполняются алго |
управления реализует алгоритмы авто |
полняемых на управляющих станциях, |
|||||||||||
|
ритмы управления двумя потоками — |
матизированного перевода технологи |
с программными оболочками рабочих |
|||||||||||
|
своим и соседним, с помощью чего |
ческих установок в требуемый режим |
мест операторов технологов осуществ |
|||||||||||
|
удалось |
реализовать |
эффективный |
работы |
(разогрев, |
пуск, получение |
ляется по протоколу SuiteLink и про |
|||||||
|
способ резервирования управляющих |
инертного газа, режим полного горе |
токолу NetDDE, реализующему обмен |
|||||||||||
|
станций. |
|
|
|
|
ния, снятие с режима, штатная работа, |
данными в сети средствами Microsoft |
|||||||
|
|
Алгоритм управления состоит из сле |
авария). Перевод из режима в режим |
Windows. |
||||||||||
|
дующих частей: четыре блока регули |
инициируется самим блоком управле |
|
|||||||||||
|
рования |
расходов, |
блок управления, |
ния либо по команде оператора техно |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
|||||||||
|
блок обработки сигналов ввода выво |
лога. |
|
|
|
|
|
|
Микропроцессорная техника компа |
|||||
|
да, блок имитации и блок резервирова |
Блок обработки сигналов осуществ |
нии Advantech показала достаточно |
|||||||||||
|
ния. |
|
|
|
|
ляет |
преобразование |
сигналов |
в |
высокую надёжность и быстродействие |
||||
|
|
Блоки |
регулирования |
расходов |
требуемую форму. В данном блоке про |
при работе на разных уровнях пред |
||||||||
|
представляют собой ПИД регулято |
исходит масштабирование сигналов |
ставленной системы управления тех |
|||||||||||
|
ры, являющиеся стандартными ком |
ввода вывода и вычисление расходов. |
нологическими процессами. Тем не |
|||||||||||
|
понентами используемого пакета. Пе |
Расходы вычисляются по сертифици |
менее, в таких сложных и жёстких ус |
|||||||||||
|
ременные регулирования — нормали |
рованным алгоритмам, которые реали |
ловиях применения, как АСУ ТП про |
|||||||||||
|
зованные объёмные расходы, измеря |
зованы в виде ActiveX компонентов, |
изводства технического углерода, во |
|||||||||||
|
емые методом сужающего устройства; |
разработанных нашими специалиста |
просы дублирования и резервирования |
|||||||||||
|
выходные параметры — степень от |
ми. |
|
|
|
|
|
|
микропроцессорной техники, какой |
|||||
|
крытия клапанов; уставки — данные, |
Блок имитации позволяет имитиро |
бы высокой надёжностью она не обла |
|||||||||||
|
либо поступающие от оператора тех |
вать поведение объекта автоматизации |
дала, остаются чрезвычайно актуаль |
|||||||||||
|
нолога, либо формируемые автомати |
и предназначен для отладки интер |
ными, ведь даже кратковременный |
|||||||||||
|
чески в соответствии с выбранным ре |
фейсной части проекта, а также и для |
сбой в системе управления чреват |
|||||||||||
|
жимом работы технологических уста |
обучения операторов техпроцесса. |
|
крупными материальными издержка |
||||||||||
|
новок. |
|
|
|
|
Блок |
резервирования |
обеспечивает |
ми и серьезно отражается на качестве |
|||||
|
|
Блок управления — это своего рода |
диагностирование |
отказа управляю |
продукции. В силу этого в рамках АСУ |
|||||||||
|
ядро всей логики управления техноло |
щей станции соседнего потока. В слу |
ТП была реализована система резерви |
|||||||||||
|
гическим оборудованием. Здесь обес |
чае выявления такого отказа данный |
рования, которая в ходе эксплуатации |
|||||||||||
28 |
печивается безударное |
переключение |
блок активизирует алгоритм управле |
продемонстрировала высокую эффек |
||||||||||
режимов регулирования, обработка ди |
ния соседним потоком, а после восста |
тивность, обеспечивая непрерывность |
||||||||||||
www.cta.ru |
СТА 4/2003 |
© 2003, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru
С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / Х И М И Ч Е С К А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь
Рис. 8. Основная мнемосхема реактора |
Рис. 9. Сводная мнемосхема, отображающая все основные |
|
параметры технологического процесса |
управления технологическим процес сом во всех режимах.
Разработанная АСУ ТП производ ства технического углерода успешно эксплуатируется в ОАО «Нижнекам ский завод технического углерода» уже третий год. За этот период каждая её составляющая прошла испытание жёсткими условиями производства, а система в целом показала себя гибкой, высокоэффективной и недорогой. Её стоимость существенно (в несколько
раз) ниже стои
мости аналогичных систем, например |
темы управления могло существенно за |
Yokogawa, и при этом созданная |
тянуться. Технические предложения и |
АСУ ТП не уступает им ни по надёжно |
критические замечания этих людей ока |
сти, ни по полноте функциональных |
зали неоценимую помощь при создании |
возможностей. |
системы, особенно в период пусконала |
Хочется выразить благодарность за |
дочных работ. ● |
участие в реализации проекта техничес |
|
кому директору ОАО «Нижнекамск |
Авторы — сотрудники |
техуглерод» Анисимову С.А. и главному |
ЗАО «Эталон ТКС» |
метрологу Костоусову В.В, без актив |
Телефон/факс: |
ной поддержки которых внедрение сис |
(8432) 72 1199/ 72 4383 |
29
СТА 4/2003 |
www.cta.ru |
© 2003, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru