Автоматизация ПТБ-10/64

Общее описание и преимущества системы

Проект автоматизации печей подогрева нефти ПТБ-10 представляет собой комплексное решение с максимальным использованием функциональности, а именно полный сбор информации, контроль качества с учетом максимального количества параметров и безопасности. (Рис. 1. Структурная схема системы.)

Система управления состоит из трех уровней:-датчики и исполнительные механизмы, устанавливаемые непосредственно на печи.-шкафы управления с программируемым логическим контроллером и панелью оператора, а также частотный привод для управления вентиляторами;-технологический компьютер или touch панель с установленным АРМ оператора для дистанционного контроля, управления объектом и визуализации, диагностики и слежения за процессом на централизованном пункте управления, обеспечивающем быстрый доступ ко всем данным и позволяющем производить глобальные настройки.

Рисунок 1. Структурная схема системы.

Средства автоматизации:

За основу и фундамент данного проекта нами был выбран логический контроллер Siemens CPU-315-2PN/DP, который выполняет полный функционал по сбору, обработке информации и необходимому управлению технологическим процессом, а также нами использовалась линейка сигнальных модулей данного производителя, предназначенных для ввода и вывода аналоговых и дискретных сигналов. Нашей компанией уделяется особое внимание каждому шагу при выполнении работ. Монтаж оборудования, а также выполнение работ по сборке шкафа автоматики (Рис. 2) организованы максимально продуктивно в том числе для последующего обслуживания работы системы персоналом, на схеме отображается расключение каждого прибора и на клеммном ряду и на самом модуле (Рис. 3 пример расключения аналоговых приборов).

Рисунок 2. - Шкаф автоматики. Рисунок 3. - Схема расключения аналоговых приборов.

Все центральные процессоры S7-300 характеризуются следующими показателями:

• высокое быстродействие,
• загружаемая память в виде микрокарты памяти MMC емкостью до 8 МБ,
• развитые коммуникационные возможности, одновременная поддержка большого количества активных коммуникационных соединений,
• работа без буферной батареи.

MMC используется для загрузки программы, сохранения данных при перебоях в питании CPU, хранения архива проекта с символьной таблицей и комментарии, а также для архивирования промежуточных данных. Центральные процессоры оснащены набором встроенных входов и выходов, а их операционная система дополнена поддержкой технологических функций, что позволяет использовать в качестве готовых блоков управления.

Система команд включает в свой состав более 350 инструкций и позволяет выполнять:

• Логические операции, операции сдвига, вращения, дополнения, операции сравнения, преобразования типов данных, операции с таймерами и счетчиками.
• Арифметические операции с фиксированной и плавающей точкой, извлечение квадратного корня, логарифмические операции, тригонометрические функции, операции со скобками.
• Операции загрузки, сохранения и перемещения данных, операции переходов, вызова блоков, и другие операции.
1. Для программирования и конфигурирования S7-300 используется пакет STEP 7.
2. Для управления вентиляторами, мы использовали трехфазный частотный преобразователь Siemens Micromaster 430.
3. Siemens Micromaster 430— эффективное оборудование для управления электроприводами. Высокий КПД и плавная регулировка скорости вращения достигаются за счет технологии IGBT. Транзисторы данного типа используются во всех сериях частотных преобразователей Siemens.
4. В зависимости от модели преобразователи рассчитаны на мощность от 7,5 до 250 кВт. По умолчанию Micromaster 430 настроен для эксплуатации с трехфазными электродвигателями, работающими с нагрузкой вентиляторного типа. Высокая частота коммутации обеспечивает приводам бесшумную работу.
5. Преобразователи имеют 6 изолированных дискретных входов, по два аналоговых входа и выхода. Благодаря модульной конструкции модели Micromaster 430 можно конфигурировать под любые применения. Частотные преобразователи могут быть настроены на работу с тремя различными приводами одновременно.
6. Серия обеспечивает надежную защиту двигателей от перегрева, скачков напряжения, замыканий (на землю, корпус, короткого замыкания).
7. Для соединения и управления частотным преобразователем используется протокол связи Modbus RTU.
8. Визуалиция была выполнена на touch панели Siemens TP 1200 comfort. (Рис. 4)

Рисунок 4. - Визуализация ПТБ-10/64.

Контрольно-измерительные приборы:

• Датчики избыточного давления Siemens Sitrans P DS III диапазон измерения до 16 Bar.
• Датчики избыточного давления Siemens Sitrans P DS III диапазон измерения до 63 Bar.
• Датчик дифференциального давления и расхода Siemens Sitrans P DS III диапазон измерения 1-60 Mbar.
• Термосопротивление для низкого давления Siemens Sitrans 7MC1006.
• Прямая термопара Siemens Sitrans TH300.
• Газоанализатор CCC-903 c преобразователем ПГТ-903.
• Вихревой расходомер Yokogawa Vortex DY-100.
• Блоки искрового розжига БИР-М.
• Датчики контроля пламени СЛ-90.
• Механизм электрический однооборотный МЭОФ 100/25-0,25-IIBT4
• Клапаны электромагнитные двухпозиционные серии ВН, BF с электромеханическим регулятором расхода.

Информационные функции и функции управления:

Сбор и обработка аналоговых сигналов и таких параметров как:

• температура на входе нефти (2 точки)
• температура на выходе нефти (2 точки)· температура дымовых газов (4 точки)
• давление газа на входе ГРП (2 точки до и после РДГ)
• регулирование процентного соотношения газ-воздух с помощью клапанов МЭО газа и воздуха
• управление оборотами работы вентиляторов
• постоянный мониторинг загазованности на площадке, в теплообменной камере, ГРП.
• Обработка параметров расхода газа и формирование отчетов по расходу (2-х или 3-х часовые: нарастание, разница и суммарный расход за сутки)
• Выполнение продувки системой вентиляции перед каждым запуском в автоматическом режиме.
• Контроль параметров герметизации печи.
• Постоянный контроль за всеми параметрами работоспособности печи даже в откл. состоянии.
• Следование четко выстроенному алгоритму работы печи с учетами возможных аварийных ситуаций.

Безопасность:

• Во всех случаях мы используем искробезопасное оборудование и искробезопасные приборы.
• Установка предупредительных и аварийных уставок приборов.
• Дополнительная гальваническая обвязка на управление и обратные сигналы с дискретных приборов.
• Постоянный мониторинг загазованности, давления газа и др. параметров, а также аварийных уставок даже когда печь не находится в работе. (Рис. 5.)
• Минимальное задействование человеческого ресурса.
• Продувка печи в автоматическом режиме перед каждым запуском и отсутствие возможности миновать данный шаг при запуске печи.
• Проверка герметизации печи и соединений.
• Полное отсечение от газ обеспечения в случае срабатывания одного из аварийных пределов.
• Контроль неудачных попыток запуска.
• Постоянный мониторинг соотношения смеси газа и воздуха (Рис 6.)

Рисунок 5. - Состояние параметров загазованности и других аварийных параметров.	Рисунок 6. - Установка параметров соотношения смеси газа и воздуха.

Вид на общей мнемосхеме АРМ оператора:

При необходимости все показания параметров визуализации также могут выведены на уже имеющееся АРМ оператора или на вновь установленную с предпочитаемой заказчиком СКАДА системой. Ниже указан пример вывода параметров на АРМ оператора на примере WinCC. (Рис. 7.). Для вывода параметров используются такие протоколы связи, как Profibus, Modbus, Ethernet.



Рисунок 7. - Визуализация на центральной АРМ оператора.

Список выполненных договоров:

Дата выполнения	Номер договора	Наименование договора
05.11.2009 г.	№044100	Автоматизация ПТБ-10Э на объекте УПСВ-5 м/р Кумколь АО «ТургайПетролеум»
26.04.2010 г.	№266	Автоматизация ПТБ-10Э на объекте УПСВ-4 м/р Кумколь АО «ТургайПетролеум»
31.03.2011 г.	№254	Автоматизация ПТБ-10Э на объекте УПСВ-4 м/р Кумколь АО «ТургайПетролеум»
16.01.2012 г.	№21	Автоматизация ПТБ-10Э на объекте УПСВ-5 м/р Кумколь АО «ТургайПетролеум»
07.05.2012 г.	№1109-36	Работы по Модернизации АСУТП ЦППН (Прорва) НГДУ ЖылыойМунайГаз. (Автоматизация 2-х печей подогрева нефти ПТБ-10/64 ЦППН (Прорва) НГДУ ЖылыойМунайГаз.