Разработка автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления

Этот выбор определяется исходя изГОСТ 10704-76.–если проводка прокладывается на междуплощадочных трассах, то оно выполняется в виденебронированных кабелей, которые имеют медные и алюминиевые жилы. Этот выбор определяется исходя изГОСТ 1508-78.С целью уменьшения влияния помех, различных наводок и других причин ухудшения сигнала необходимо использовать экранированные кабели с медными жилами.Межплощадочные электрические проводки прокладываются на отдельных полках по кабельным эстакадам и в коробах совместно с силовыми (0.4 кВ) кабелями.Электропитание операторских станций и контроллерного оборудования осуществляется от сети переменного тока напряжением 220В двумя вводами. В случае исчезновения напряжения питающей сети электропитание обеспечивается от источника бесперебойного питания, которое располагается на операторском посту.В результате, во второй главе были подробно рассмотрены вопросы, связанные с программным обеспечением УПСВ. Представлены принципы работы аналоговых и дискретных карт ввода/вывода. Проанализированы возможные методы защиты оборудования, входящего в состав УПСВ. Глава 3. Практические основы разработки автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управленияАвтоматизированное рабочее место может быть охарактеризовано как индивидуальный комплекс технических и программных средств, предназначенный для обработки и отображения информации. Автоматизированное рабочее место обеспечивает оператора всеми средствами, необходимыми для выполнения функций человек-машина. Принципы создания любых АРМ должны быть следующими: гибкость, устойчивость, а также эксплуатационный принцип и эффективность[23].В качестве основных целей для организации автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления можно выделить следующие[24]:-снижение трудоемкости, длительности, стоимости и улучшение других технико-экономических показателей проектов АС;- повышение качества разрабатываемых или применяемых покупных компонентов и АС в целом при их разработке, приобретении, развитии и модернизации;- обеспечение расширяемости АС по набору прикладных функций и масштабируемости в зависимости от размерности решаемых задач;- обеспечение возможности функциональной интеграции в АС задач, ранее решавшихся отдельно;- обеспечение переносимости прикладного программного обеспечения между разными аппаратно-программными платформами.В качестве прикладного программного обеспечения для разработки автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления можно использовать SCADA-системы как отечественных, так и зарубежных производителей:- TraceMode (AdAstra, Россия);- Infinity (Elesy, Россия);- Genie (Advantech, Тайвань);- Genesys (Iconics, США);- Real Flex (BJ,США);- FIX (Intellution, США);- Factory Suite, In Touch (Wanderware, США);- Citect (CiTechnologies, США);- SAPR3 (Сisco, США) и др.Все они предназначены для использования на действующих технологических установках в реальном времени и требуют использования компьютерной техники в промышленном исполнении.В качестве примера рассмотрим управление сбором данных и генерацией сообщений о работе насоса установки представительного сброса воды. Пусть алгоритм управления должен обеспечивать:- сбор данных измерений давления во всасывающем коллекторе с предупредительной сигнализацией значения ниже минимально допустимого;- генерацию сообщений:- «Минимальное предельное давление во всасывающем коллекторе»; «Минимальное допустимое давление во всасывающем коллекторе».- «Остановка или блокировка пуска насоса».Пусть при выполнении алгоритма используется следующая информация:- Nasos_P_min – Насос. Всасывающий коллектор. Давление минимальное предельное;- Nasos_P_TE – Насос. Всасывающий коллектор. Давление текущее;- Reg_Nasos_P_TE–Регистр состояния канала измерения параметра «Насос воды. Всасывающий коллектор. Давление текущее»:Reg_Error – Обрыв питания или КЗ;Reg_LI– Превышение порога предаварийной сигнализации (минимального допустимого давления во всасывающем коллекторе);Reg_Mask- Маскирование (разрешение/запрещение) сигнала блокировки пуска насоса.В результате реализации алгоритма формируются следующие данные - Nasos_NeedStop - «Останов насоса».Алгоритм управления может быть описан в виде блок-схемы, приведенной на рис.6.Рис.6. Алгоритм управления насосом УПСВВ качестве примеров практической реализации автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированной системы управления рассмотрим следующие варианты организации промышленного парка нефтедобывающей компании.Рассмотрим площадочный объект, включающий в свой состав несколько взаимосвязанных технологических установок, систем и узлов:установка предварительного сброса и подготовки пресной воды с узлами подогрева нефти,  отстоя и дегазации пресной воды;резервуарный парк;установка подготовки и циркуляции теплоносителя;котельная;система автоматического пожаротушения и прочие вспомогательные системы.Основными задачами автоматизированной системы управления технологическими процессами является: - Контроль параметров технологического процесса в реальном времени:Уровень водонефтяной эмульсии в сепараторах и отстойниках;Уровень раздела фаз «нефть – вода» в сепараторах и отстойниках;Уровень нефти в резервуарах хранения нефти (РВС);Давление в технологических аппаратах и трубопроводах;Температура подшипников насосных агрегатов.- Контроль состояния насосных агрегатов и положения запорной электроприводной арматуры (клапанов и задвижек);- Сигнализация предельных значений технологических параметров:Предельное давление в резервуарах, работающих под давлением;Предельное давление на выходе насосных агрегатов;Предельный уровень в технологических и дренажный емкостях и резервуарах;Предельный уровень загазованности на технологической площадке.- Автоматическое регулирование технологических параметров:Уровень водонефтяной эмульсии в сепараторе НГСВ;Уровень раздела фаз «нефть-вода» в сепараторе НГСВ, отстойниках нефти ОН-1/1 и ОН-1/2, отстойниках воды Ов-1 и Ов-2;Уровень нефти в концевом сепараторе С-2 и буферной ёмкости БЕ-1;Давление в сепараторе НГСВ и буферной ёмкости БЕ-1.- Автоматическое управление технологическим оборудованием:Автоматическое отключение насосов при отклонении температуры подшипников, при отклонении давления на выходе насоса, при минимальном уровне рабочей среды;Автоматическое открытие/закрытие задвижек, реализующих функции защиты при отклонении технологических параметров от предельных значений.- Автоматический подсчёт времени работы насосных агрегатов (моточасы).В состав АСУ ТП описанного промышленного комплекса предлагается включить:- Датчики и исполнительные механизмы, осуществляющие сопряжение технологического оборудования с контроллерами (контроллерным оборудованием);- Контроллерное оборудование обрабатывает сигналы с датчиков, осуществляет алгоритмы локального управления и аварийных защит, выдает сигналы управления исполнительным механизмам. Контроллерное оборудование реализовано на базе контроллеров Smart  объединённых по сети ProfiBus;- Программное обеспечение включает в себя программные модули сбора данных с контроллерного оборудования, модулей визуализации, базы данных и т.п. В качестве основного средства разработки использованы инструментальные средства разработки систем промышленной автоматизации «Intouch», разработанные компанией Wonderware (рис. 7-8).При этом ПО АРМ оператора позволяет:- Отображать все объекты с текущими технологическими параметрами;- Конфигурировать систему: настраивать установки и параметры архивации, настраивать профили пользователей;- Просматривать динамику изменения выбранного параметра в виде графиков;- Просматривать произошедшие события.Рис.7. Отображение информации о работе системы на мониторе оператораРис.8. Отображение информации о работе системы на мониторе оператораТаким образом, для получения достоверной информации о ходе технологического процесса с распределенных объектов УПСВ, оперативного контроля и управления процессами подготовки нефти используются достаточно сложные системы автоматизированного контроля и управления. Важным элементом в этих систем является разработка автоматизированных рабочих мест операторов, которые через рабочие мониторы процессов следят за основными параметрами и, в случае необходимости, принимают управленческие решения по их корректировке.Для решения указанных задач и расширения их круга на предприятиях и должны проводиться замена физически и морально устаревших средств автоматизации и систем управления, повышение безопасности производства, снижение трудоемкости управления технологическими процессами.ЗаключениеТеоретически любой процесс в нефтегазовой отрасли можно выполнять на неавтоматизированном оборудовании с ручным управлением при непосредственном участии человека. Однако в настоящее время с учетом развития науки и техники, требования мировых стандартов и выполнения требований экономической эффективности, это уже не представляется возможным. Ручное управление по сравнению с автоматизированным, кроме значительных затрат «живого труда» и других ресурсов, приводит к катастрофическому снижению производительности оборудования и качества продукции.В ходе данного исследования были изучены теоретические и практические вопросы разработки автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления.Для этого были:- описаны основные понятия и термины;- изучены основы построения и классификации автоматизированных систем управления технологическими процессами;- рассмотрен вопрос организации автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления;- проведено ознакомление с принципом действия и техническим обеспечение АСУ ТП выбранного промышленного оборудования (установка предварительного сброса воды);- подобраны практические примеры реализации задачи автоматизации рабочего места для оператора оборудования нефтедобывающей компании.Таким образом, разработка автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления является комплексной задачей, которая позволяет обеспечить эффективность и надежность работы промышленного предприятия в целом.Список использованной литературыОсновы автоматизации технологических процессов и производств. Серия: Высшее профессиональное образование. О. М. Соснин. Изд-во: Академия, 2007, 175с. Релейная защита городских электрических сетей 6 и 10 кВ. Учебное пособие. М.Л., Соловьев А.Л. Изд-во: Политехника, 2007, 175с. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. (Учебное пособие для студентов высш. уч. завед) М.: Колос. С. - 2005. -355с. Бондарь Е.С., Гордиенко А.С, Михайлов В.А., Нимич Г.В. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха (Учеб. пособие) под общ. ред. Бондаря Е.С. - К.: ТОВ «Видавиичийбудинок "Аванпост-Прим"» 2005. – 560с. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике. Г. П. Плетнев. Изд-во: М, 2007. 352с. Л.И. Зильбербург, В.И. Молочник, И.И. Яблочников. Реинжиниринг и автоматизация технологической подготовки производства в машиностроении. СПб: "Компьютербург", 2003, 152с. А. А. Рульнов, К. Ю. Евстафьев. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения. Изд-во: Инфра-М, 2007, 208 с. Системы автоматики и коммуникации в сетях электроснабжения. Страусе К. Изд-во: Инфра-М, 2007, 250 с. Л.И. Волчкевич. Автоматизация производственных процессов. Серия: Для ВУЗов. Изд-во: Машиностроение, 2007 – 384с. В. А. Воробьѐв. Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства. Серия: Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений. Изд-во: КолосС, 2007 – 280с. В. В. Кирсанов, Ю. А. Симарев, Р. Ф. Филонов. Механизация и автоматизация животноводства. Серия: Среднее профессиональное образование. Изд-во: Академия, 2004, 400с. Д.А. Аветисян. Автоматизация проектирования электротехнических систем и устройств. Изд-во: Академия, 2005. - 512с. Плетнев Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для студентов вузов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007, 352 с.Ротач В.Я. Теория автоматического управления: учебник для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2007, 400 с.Теория автоматического управления / Под ред. А.А. Воронова. Ч. 1 и ч.2. – М.: Высшая школа, 1986.Ерофеев А.А. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. – М.: Политехника, 2005.Юревич Е.И. Теория автоматического управления. – СПб: BHV Санкт-Петербург, 2007.Норенков И.П. Автоматизированное проектирование. М.: Электронный ресурс www.mahp.ustu.ru – 2000.А. С. Клюев, Б. В. Глазов, А. Х. Дубровский, А. А. Клюев. Проектирование систем АТП. Справочное пособие//ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ. М.2010Техническая документация  «Установка предваритеьного сброса воды ТюмГНГУ », 2013 г.Методические указания к лабораторным работам по дисциплине  «Автоматизация технологических процессов», 2012.Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти. Казань: ФЭН, 2010. —416 с.Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Организация энерготехнологических комплексов в нефтехимической промышленности. М.: Издательство МЭИ, 2001.Андреев Е.Б., Попадько В.Е. Технические средства систем управления технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности. – Изд-во: Нефть и газ, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005 – 272 с.Олссон Г., Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. – Спб: Невский Диалект, 2001. – 557 с.