Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, НЕФТЕГАЗОВОЕ ДЕЛО

Автоматизация газораспределительной станции «Энергия–1» стерлитамакского линейного производственного управления магистральных газопроводов

one_butterfly 324 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 27 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 13.04.2021
Бакалаврская работа, 65 л., 15 рис., 7 табл., 20 источников, 2 прил. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ, ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС «МАГИСТРАЛЬ-2», АНАЛИЗ КОНТРОЛЛЕРОВ, ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЛЕР В работе рассмотрены вопросы модернизации системы автоматического управления газораспределительной станции «Энергия-1» Cтерлитамакского линейного производственного управления магистральных газопроводов. Приведено описание технологических процессов ГРС, выполнен анализ существующего уровня автоматизации ГРС, описаны приборы и технические средства, входящие в состав системы автоматического управления. В работе предложено установить контроллер ControlWave производства «Bristol Babcock». Приведен сравнительный анализ контроллеров различных производителей и разработан алгоритм программы логического управления ГРС.
Введение

Главные требования, которые предъявляются ГРС и всем системам газоснабжения - надежность и бесперебойность доставки газа потребителям при безопасной и экономичной работе всех технологических сооружений. Выполнение этих требований в полной мере возможно только при высоком уровне автоматизации. Применение средств автоматики, телемеханики и вычислительной техники для оперативного управления объектами трубопроводного транспорта обеспечивают надежность, экономичность, удобство и возможность широкого применения автоматизации управления производственными процессами, дают возможность осуществлять их безаварийное ведение. Качество работы газорегуляторной станции является одним из важнейших факторов, определяющих надежность и безопасность системы газоснабжения. Цель работы - техническое переоснащение, усовершенствование существующей системы автоматизации газораспределительной станции (ГРС). Для достижения цели необходимо рассмотреть следующие задачи: – изучение технологии подготовки газа для подачи потребителю; – анализ системы автоматизации ГРС; – выбор современного программируемого логического контроллера; – составление алгоритма логического управления ГРС; – программная реализация алгоритма. В работе использованы материалы ООО «Газпром трансгаз Уфа».
Содержание

Обозначения и сокращения………………………………………………………. 5 Введение…………………………………………………………………………… 6 1 Описание технологических процессов газораспределительной станции…… 7 1.1 Назначение и состав ГРС ………………………………………………….. 7 1.2 Технология работы ГРС …………………………..……………...………... 9 2 Описание системы автоматизации газораспределительной станции ……..… 22 2.1 Система автоматического управления ……………...………………..…... 22 2.2 Функциональная схема автоматизации ………….……………………….. 33 2.3 Технические средства автоматизации ГРС …………….……………….... 39 3 Модернизация системы автоматического управления газораспределительной станции ………………………………………...……. 48 3.1 Формулировка задачи и анализ проблемы ……………..……………….... 48 3.2 Анализ и выбор контроллера для ГРС ……...……………………………. 49 3.3 Программная реализация управления ГРС ……………………….…........ 56 Заключение………………………………………………………………………... 63 Список использованных источников……………………………………………. 64 Приложение А (обязательное). Перечень демонстрационного материала ВКР 66 Приложение Б (справочное). Текст программы на языке ST….……………….. 67
Список литературы

1 Данилов, А.А., Петров, А.И. Газораспределительные станции. – СПб.: Недра, 1997. – 240 с.: ил. 2 Автоматизированные ГРС: [Электронный ресурс] - http://www.sargazav.ru/ (дата обращения: 19.05.2019). 3 Основные узлы ГРС: [Электронный ресурс] - https://studwood.ru/ (дата обращения: 20.05.2019). 4 Положение по технической эксплуатации ГРС магистральных газопроводов. ВРД 39-1.10-005-2000, Москва, 2000. – 64 С. 5 Комплекс программно-технических средств для автоматизации ГРС. ТУ 42 6270-003-17294661- 2005, Москва, 2005. – 22 С. 6 Комплекс программ «Зонд»: [Электронный ресурс] - http://gpa.ru/zond/ (дата обращения 21.05.2019). 7 Информационно-измерительный комплекс «Магистраль-2»: [Электронный ресурс] - http://gpa.ru/magistral-2/ (дата обращения 21.05.2019). 8 Система ПАЗ : [Электронный ресурс] - http://www.industrialsystems.ru/ (дата обращения 24.05.2019). 9 Комплекс Суперфлоу-2ЕТ: [Электронный ресурс] - http://www.sovtigaz.ru/ (дата обращения 26.05.2019). 10 Датчик Метран 100: [Электронный ресурс] - http://теплоприбор.рф/ (дата обращения 26.05.2019). 11 Датчик Rosemount 3051: [Электронный ресурс] - http://www.indelta.ru/ (дата обращения 27.05.2019). 12 Термопреобразователь ТСМУ-014: [Электронный ресурс] - http://termopribor.msk.ru/ (дата обращения 27.05.2019). 13 Техническое описание и инструкция по эксплуатации сигнализатора СТМ-10. – М.: АСТ, 2009. – 52 с. 14 Jeff Vasel .Integrated Power & Automation Systems. — «Pipeline&gas journal». 15 Контроллер SKOREX: [Электронный ресурс] - URL: http://elesy.ru (дата обращения 15.04.2014). 16 Контроллер для автоматизации технологических процессов ControlWave: [Элек¬тронный ресурс] - URL: http://www.atgs.ru (дата обращения 15.04.2014). 17 Контроллер распределенного технологического процесса DPC 3330: [Электрон¬ный ресурс] - URL: http://www.atgs.ru (дата обращения 15.04.2014). 18 Контроллеры ввода-вывода с интерфейсом Ethernet TCP/IP ВХ9000: [Электрон¬ный ресурс] - URL: http://www.beckhoff.com (дата обращения 15.04.2014). 19 Елизаров, И. А. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: Учебное пособие / И. А. Елизаров, Ю.Ф Мартемья- нов, А.Г. Схиртладзе, С.В. Фролов. - М. : Издательство Машиностроение-1, 2004. - 180 с. 20 Шамашов, М. А. Инструментальная система программирования логических контроллеров ISaGRAF // Самара: Самарский муниципальный комплекс непрерывного образования. - Учебное пособие. - 1996. - 156 с.
Отрывок из работы

3 Модернизация системы автоматического управления ГРС В данном разделе сформулирована необходимость модернизации ГРС «Энергия-1», рассмотрены основные характеристики и свойства контроллеров, на основании которых можно сделать выбор при построении систем управления. Составлен алгоритм программы логического управления газораспределительной станции. 3.1 Формулировка задачи и анализ проблемы ГРС «Энергия-1» как и любая автоматизированная система управления производством требует высокой надёжности. Она должна сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в заданных условиях и режимах эксплуатации. Для обеспечения надежности и безопасности технологического процесса используется оборудование различных производителей и применяются де¬сятки коммуникационных технологий и протоколов. Различный подход к обеспечению информационного доступа производителей промышленного оборудования, делает процесс объединения в сеть весьма сложным. Поэтому одним из ключевых элементов работы ГРС является система автоматического управления. Специфика газотранспортной отрасли предъявляет жесткие требования к ПЛК, его техническим характеристикам и программному обеспечению. Следовательно, надежность работы ПЛК должна быть высокой, для безопасности эксплуатации ГРС. Система автоматического управления ГРС построена на основе промышленного контроллера I-8811. Его особенностью, которая в ряде случаев рассматривается как недостаток, является малое число каналов ввода/вывода при значительной стоимости контроллера. Но для реализации систем автоматического управления и регулирования САУ, сосредоточенных сложных объектов, равно как и для малобюджетных проектов, I-8811 может показаться излишне дорогим решением. Другой особен¬ностью I-8811 является ориентация на плохие каналы связи (от 300 бод), что предполагает определенные конструкторские и программистские решения, не всегда экономически оправданные для сосредоточенных объектов, а также для объектов с хорошими системами Ethemet-связи, включая системы на основе оптоволокна. Ко всему этому можно отметить плохую производительность процессора и незначительный объем оперативной памяти 512 килобайт. Для усовершенствования существующей САУ ГРС и повышения надежности системы для качественного управления технологическим процессом предлагается внедре¬ние нового ПЛК и разработка нового алгоритма управления ГРС. 3.2 Анализ и выбор контроллера для ГРС Современный рынок весьма разнообразен. Выбор наиболее оптимального варианта автоматизации представляет собой сложную задачу, решением которой является компромисс между стоимостью, техническим уровнем, надежностью. В качестве основных характеристик можно рассмотреть следующие показатели контроллера: – надежность, совокупность таких свойств, как время безотказной работы, соответствие условиям эксплуатации и уровням безопасности; – поддержка различных интерфейсов и протоколов таких, как Modbus, ProfiBus, Foundation FieldBus, Ethernet; – архитектура системы, возможность контроллера изме¬няться в зависимости от объекта и возможность быстрой замены отдельных модулей при плановой реконструкции или при их выходе из строя без остановки управления технологическим объектом; – характеристики центрального процессора; – программное обеспечение, позволяет задавать алгоритм на одном из стандарт¬ных языков или различные программные модули на собственном языке, отлаживать алгоритм, загружать его в контроллер и в ходе работы контролировать правильность его действия; – характеристика каналов ввода/вывода, поддерживаемых ПЛК [14]. 3.2.1 Контроллер SKOREX. Контроллер SKOREX разработан с учетом та¬ких условий эксплуатации, как нестабильное электропитание, индустриальные по¬мехи и различная квалификация обслуживающего персонала. Он предназначен для применения в самых сложных системах АСУ ТП. Основные особенности аппаратного обеспечения ПЛК SKOREX: – наличие процессора в каждом модуле; – более 25000 обрабатываемых каналов ввода - вывода; – использование в качестве шины высокоскоростного последова¬тельного канала; – широкое применение программируемых логических интегральных схем для поддержки высокоскоростной шины и выполнения вспомогательных функций. В стандартной комплектации имеется два Ethernet-порта штатный и дополнительный (для использования в сервисных целях). Шина контроллера представляет собой высокоскоростную (до 400 Мбит/с) по¬следовательную шину. Встроенная в систему возможность предоставления данных по ОРС позволяет без особых трудностей применять контроллеры SKOREX практически с любой SCADA-системой. Помимо этого, специалистами компании разработан подключае¬мый к IDE (интегрированной среде разработки - integrated development environment) модуль связи проекта со SCADA-системой Infinity. С помощью него можно путем экспорта информации связать переменные задачи пользователя с системой отобра¬жения информации в SCADA-системе [15]. 3.2.2 Контроллер ControlWave. Контроллеры ControlWave предназначены для измерений, регистрации и обработки выходных аналоговых сигналов датчиков, в том числе с удаленных объек¬тов, сбора и обработки цифровой и дискретной информации, формирования сигна¬лов локального управления и регулирования. Универсальные контроллеры ControlWave являются современной разработкой Bristol Babcock, полностью сохранившей все преимущества моделей DPC3300 по климатике, протоколу передачи данных BSAP, разнообразию применяемых каналов связи и «неприхотливости» к системе питания. Контроллеры ControlWave применяются при автоматизации технологических процессов в различных областях промышленности. Контроллеры построены по модульному принципу и обеспечивают: – измерение выходных сигналов датчиков технологических параметров в виде силы и напряжения постоянного тока в диапазонах 1-5 В, 4-20 мА, сигналов термо¬пар различных градуировок и термометров сопротивления типа Pt100; – регистрацию, хранение и обработку полученной информации; – выработку управляющих воздействий в виде дискретных либо аналоговых сигналов; – обмен данными по сети при работе контроллеров в системах (протоколы Modbus, Ethernet). Контроллеры ControlWave могут компоноваться в двух, четырех и восьми слотовых шасси, имеется возможность «горячей замены» модулей. Благодаря своей модульной архитектуре контроллер ControlWave соответствует требованиям широкого круга приложений от работы в качестве удаленного терминального блока (RTU) до мощной системы управления технологическим про¬цессом установки. Для минимизации физических размеров в случае простого RTU контроллер может быть снабжен двумя или четырьмя слотами ввода/вывода. Центральный про¬цессор поддерживает два или четыре последовательных порта связи. В случае управления установкой контроллер имеет четыре или восемь слотов, исполнение для щитового или стоечного монтажа, объединительные платы. Для получения оп¬тимальной сегментации сети в дополнение к последовательным портам связи эта си¬стема поддерживает один или три соединения Ethernet 100/10 базы Т. Эта уникаль¬ная функциональная возможность допускает выделение сетей полевого вво¬да/вывода, Intranet установки и внешнего Internet [16]. 3.2.3 Контроллер DPC 3330. Контроллер DPC 3330 - интеллектуальный контроллер для управления распределенными технологическими процессами. Применяется там, где возможностей программируемых логических контроллеров (PLC) и удаленных терминальных устройств (RTU) недостаточно, а использование распределенной системы управле¬ния (DCS) слишком дорого. Контроллер подходит для применения в производствах с непрерывным циклом. При использовании на верхнем уровне контроллер DPC 3330 решает такие за¬дачи, как: – сбор данных с контроллеров нижнего уровня; – автоматическое регулирование (до 12 контуров), включая каскадное регули¬рование, регулирование соотношения и т. п.; – логическое управление (до 80 дискретных входов/выходов), включая пуск и остановку двигателей, управление последовательностью включения насосов, блоки¬ровки, аварийные переключения и т. п.; – вычисление косвенных показателей: расхода, КПД и т. п. Для применений с большим числом входных и выходных сигналов DPC 3330 может поддерживать десять удаленных расширителей ввода/вывода RIO 3331 с общим количеством модулей ввода/вывода до 50. Каждый расширитель RIO 3331 мо¬жет содержать до 10 модулей ввода/вывода. RIO 3331 подключается к контроллеру через порт RS-485, при этом не требуется дополнительного программного обеспече¬ния. DPC 3330 может оснащаться периферийными устройствами, включая встроенные дисплей и клавиатуру, внешние дисплей и клавиатуру, переносной компью¬тер, дисплей оператора, принтер. Контроллер DPC 3330 имеет широкий набор модулей ввода/ вывода, включая полный набор модулей для ввода/вывода стандартных сигналов, и может быть подключен к большинству измерительных систем. Контроллер может работать авто¬номно, либо взаимодействовать с другими контроллерами в сети Network 3000, с распространенными контроллерами и интеллектуальными датчиками других произ¬водителей. Контроллер DPC 3330 имеет широкий набор модулей ввода/вывода, включая полный набор модулей для ввода/вывода стандартных сигналов КИПиА, и может быть подключен к большинству измерительных систем. DPC 3330 программируется на языке ACCOL II, технологическом языке для разработки программ управления и коммуникации. Будучи модульной, многозадач¬ной системой, ACCOL II превосходит такие языки программирования как BASIC, языки функциональных блоков и лестничную логику. ACCOL II позволяет контрол¬леру DPC 3330 выполнять те функции, которые выполняются более дорогими управляющими системами [17]. 3.2.4 Контроллер ввода-вывода ВХ9000. Контроллеры ввода-вывода ВХ9000 имеют интерфейс Ethernet и оснащен функцией автоматического определе¬ния скорости в бодах до 100 Мбод. В качестве опции, адрес может вводиться через протоколы DHCP, BootP, ARP или через джойстик. Контроллер позволяет осу¬ществлять обмен до 2 Кбайт входных и 2 Кбайт выходных данных. Реализованы протоколы ModbusTCP, ADS/TCP и ADS/UDP. Один узел включает контролер ввода-вывода ВХ9000 с возможностью подключения до 64 модулей и один терминирующий модуль. С расшире¬нием шины возможно подключение до 255 модулей ввода-вывода. Программирование контроллера осуществляется через порт СОМ1 или Ethernet-интерфейс. Само устройство включает в себя ЖК-дисплей с подсветкой с двумя линиями по 16 символов каждая, джойстик и часы реального времени. Основой для параметризации и программирования служит программное обес¬печение для автоматизации TwinCAT. Контроллеры серии ВХ программируются в соответствии с высокоэффективным стандартом МЭК 61131-3, с использованием языков программирования IL, FBD, LD, SFC или ST. Обмен данными происходит опционально через последовательный порт СОМ1 или через Ethemet-интерфейс. Конфигурирование также осуществляется с помощью TwinCAT. Интерфейс промышленной шины, SSB-шина и часы реального времени могут конфигурироваться и параметризовываться с помощью System Manager. System Manager может считывать информацию со всех подключенных устройств и модулей ввода-вывода. После параметризации, конфигурация с помощью последовательного интерфейса сохраняется на контроллерах ВХ и может быть доступна позже [18]. 3.2.5 Сравнение характеристик ПЛК. Для того чтобы контроллер выгодно отличался от других, он должен обладать некоторыми уникальными и полезными особенностями, позволяющими по не¬которым параметрам превзойти конкурентов [19]. В первую очередь необходимо определить наиболее оптимальные требования к ПЛК: – программируемый логический контроллер должен быть открытым, то есть поддерживать стандартные и наиболее востре¬бованные возможности; – оптимальное соотношение цена-производительность; – работоспособность в различных температурных диапазонах; – высокая надежность; – достаточная производительность для выполнения наборов функций; – возможность построения систем противоаварийной защи¬ты; Рассмотрим особенности конструктивного исполнения, аппаратного и программного обеспечения ПЛК в таблице 3.1. Таблица 3.1 — Сравнение характеристик ПЛК Тип ПЛК Skorex ControlWave DPC 3330 BX9000 Произво¬дитель ЭлеСи Bristol Babcock Bristol Bab¬cock Beckhoff Возможности расширения + Возможность «горячей» замены модулей + + - - Диапазон рабочих температур, °С Минус 25 ... 60 Минус 40 ... 70 Минус 40 ... 70 Минус 0 ... 55 Объем ОЗУ для хранения пере¬менных про¬грамм, Мб 64 64 8 2 Процессор: - разрядность, бит - частота, МГц 32 100 32 100 32 24 16 25 Поддерживаемые языки програм¬мирования IEC 61131-3, CFC IEC 61131-3, ACCOL III ACCOLII IEC 61131-3 Программное обеспечение CoDeSys 3S ControlWave Designer ACCOLII TwinCAT Протоколы последовательных портов ModBus TCP/RS, ProfiBus DP Master ModBus, BSAP, DF1, CIP, DNP3, ASCII ModBus, BSAP, ASCII ModbusTCP, TwinCAT ADS Каналы вво¬да/вывода: - DI/DO - AI/AO 16..32 4..8 16..32 4..8 8.. 16 4..8 8.. 16 4..8 Интерфейс для программирова¬ния и отладки RS 485/232, ProfiBus, Ethernet RS 485/232, Ethernet RS 485/232 RS 485/232, Ethernet На основе анализа технических характеристик всех ПЛК следует отметить ряд преимуществ, которыми обладает контроллер ControlWave. ПЛК ControlWave имеет высокую производительность (586-й процессор и большие объемы ОЗУ), компактные размеры, модульную структуру, работающий в жестких условиях (от минус 40 до 70°С, влажность 5-95 %), ориентированный на широкое использование сетевых технологий, полностью поддерживающий стандар¬ты открытых систем, реализующим мощное программное обеспечение стандарта IEC 61131-3 и «дружественные» средства конфигурирования и настройки. Контрол¬лер также поддерживает «горячую» замену модулей ввода/вывода и реализует, при необходимости, полное горячее резервирование процессора, блоков питания и мо¬дулей ввода/вывода. Контроллер включает интегрированный процессорный и ком¬муникационный модуль, блок питания, модули ввода-вывода. Для установки боль¬шего числа модулей применяются расширители, что позволяет на базе контролера автоматизировать объект любой сложности. Важным преимуществом ControlWave являются его коммуникационные возможности. Контроллер оснащается до 5-ти последовательными портами RS232/RS485 с обменом информацией на скоростях до 115,2 кбод, а также тремя не¬зависимыми Ethernet-портами 10/100М6 с собственными IP-адресами и реализацией в контроллере внутренней маршрутизации. По всем портам поддерживается обмен данными по протоколам BSAP, Modbus, DF1, CIP, DNP3, ASCII. ControlWave представляет собой открытый контроллер с высокой способностью к адаптации и высокими эксплуатационными характеристики. Применение но¬вого контролера ControlWave позволило бы повысить высокую точность измерения, надежность и легкость в эксплуатации ГРС. 3.3 Программная реализация управления ГРС 3.3.1 Технологическое описание алгоритма работы программы. Нажатием пусковой кнопки блока управления открываются входные и выход¬ные краны, краны на линиях редуцирования и включается подогреватель. При нор¬мальном режиме работы ГРС контроллер следит за состоянием технологического процесса и передает данные в диспетчерский пункт. При возникновении аварийных ситуаций, на экране персонального компьютера АРМ оператора возникают сообщения об авариях. При обнаружении отклонений давления на входе или на выходе от заданных параметров выдается ава¬рийная сигнализация, закрывается входной кран и происходит переход ГРС на бай¬пасную линию. В случае достижения максимально допустимого уровня жидкости в сепарато¬ре по команде оператора осуществляется сброс конденсата из узлов очистки газа. По сигналу о завершении команды «сброс конденсата» кран закрывается. Если во время нормальной работы подогревателя значение хотя бы одного из контролируемых параметров выйдет за предельно допустимые, то последует коман¬да на отключение подогревателя и на включение аварийной сигнализации. При повышении загазованности помещения выше нормы контроллер включает систему аварийной вентиляции в помещениях котельной, редуцирующей. В случае запуска аварийного останова ГРС при нажатии кнопки аварийной остановки станции происходит закрытие входных и выходных кранов, кранов на линиях редуцирования и отключение подогревателя. После закрытия всех кранов открывается сбросной кран на свечу. 3.3.2 Перечень сигналов и построения графа переходов. Работа начинается с создания проекта в ISaGRAF. Перед тем, как ввести текст программы, необходимо объявить используемые в ней переменные. Среди переменных можно выделить следующие: – аналоговые; – логические; – таймерные. Переменные могут быть входными, выходными и внутренними. Аналоговые переменные могут быть целочисленными или вещественными [20]. Список переменных, применяемых в программе для данного проекта, приведен ниже: – Ypusk – нажатие пусковой кнопки; – КО – краны открыты полностью; – КZ – краны закрыты полностью; – SBkon – команда «сброс конденсата»; – StopSBkon – сигнал завершения выполнения коман¬ды «сброс конденсата»; – PTvh – сигнал о допустимом значении давления и температуры газа на входе;
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Нефтегазовое дело, 42 страницы
504 руб.
Курсовая работа, Нефтегазовое дело, 26 страниц
350 руб.
Курсовая работа, Нефтегазовое дело, 46 страниц
520 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg