6) формирование управляющих воздействий по законам регулирования, с целью стабилизации параметров;
7) обмен информацией с рабочими станциями промышленного исполнения;
8) прием управляющих воздействий от рабочих станций и выдача их на исполнительные механизмы;
9) непрерывный самоконтроль в процессе работы и подробная самодиагностика при обнаружении неисправностей;
11) ведение информационной базы данных.
Уровень ЭВМ.
Рабочие станции промышленного исполнения включают станцию оператора и станцию инженера.
Станция оператора выполняет следующие функции:
– управление в реальном масштабе времени технологическим процессом;
– визуализация состояния технологического оборудования в удобном для восприятия и анализа виде, ведение базы данных, обработку данных;
– автоматическое и ручное управление технологическим процессом;
– сигнализация отклонений параметров от регламентных норм;
– расчет технико-экономических показателей;
– контроль за работоспособным состоянием системы ПАЗ, регистрация срабатывания системы ПАЗ;
– самодиагностика;
– формирование и выдача протокола нарушений и сообщений.
Станция инженера выполняет следующие функции:
– задание уставок блокировки;
– дистанционная настройка регуляторов, установка диапазонов датчиков;
– отладка программ, настройки мнемосхем, трендов и.т.д.;
– связь с другими системами автоматизации;
– защита баз данных и программного обеспечения от несанкционированного доступа.
В комплект рабочих станций входят печатающее устройство, сенсорные экраны, соединяющие устройства, источники бесперебойного питания, манипуляторы, звуковые устройства, различные накопители информации.
Связь между уровнем датчиков и уровнем контроллеров АСУ ТП должна осуществляться электрическим способом, с помощью аналоговых и дискретных сигналов.
Связь между уровнем контроллеров и уровнем рабочих станций промышленного исполнения должна осуществляться кодовым способом посредством специализированных промышленных компьютерных сетей обеспечивающих полный цикл обмена данными между компонентами в пределах одной секунды. Связь во время управления процессом между контроллерами должна работать в режиме односторонней передачи информации – от ПАЗ к РСУ.
Уровень рабочих станций промышленного исполнения АСУ ТП должна иметь программные и аппаратные средства для подключения к информационно-управляющей системе завода, организованной на базе протокола Ethernet.
АСУ ТП должна быть ориентирована на работу в жёстком реальном времени, то есть быть предсказуемой и обеспечивать выполнение всех функций точно в срок.
Система должна иметь возможность оперативного конфигурирования прикладного программного обеспечения на отдельной инженерной станции без нарушения работоспособности системы, кроме того, система должна быть резервируема и полностью автономна.
Функционирование системы должно быть рассчитано на круглосуточный режим работы, с остановкой на профилактику не чаще чем 1 раз в год в период капитального ремонта.
Технические средства ПАЗ должны быть резервированы. При выходе из строя какого-либо из блоков, система ПАЗ должна автоматически переходить на резервный блок с выдачей соответствующего сообщения.
Должна быть предусмотрена возможность замены неисправных модулей в оперативном режиме работы системы ПАЗ. Так же система должна иметь автономные средства отображения, регистрации информации и архивизации, то есть должна быть автономной.
3.3 Разработка и описание функциональной схемы автоматизации технологического объекта управления
Процесс получения оксиэтилированных алкилфенолов включает в себя следующие технологические объекты управления: реакторный блок SА-201А, В, С, испаритель Е-201, сепаратор SV-204, емкости SR-301, SR-304, деаэратор SA-301, смесители МХ-301А, В, теплообменники Е-301А, В, емкости SR-302, SR-303.
Функциональная схема автоматизации разрабатывается на основе действующих инструкций и технологического регламента, заказной спецификации на приборы и средства автоматизации, контроллера и сигналов ввода / вывода, соблюдая нормы и требования, предъявляемых к проектированию функциональных схем.
В качестве параметров контроля выбираем те, которые необходимы при пуске, останове и эксплуатации установки, которые дают наиболее полное представление о процессе, при минимальном их количестве. Параметры регулирования выбираются из тех параметров, которые активно влияют на показатели эффективности и на критерий управления процессом.
Таблица 5 – Показатели технологического режима, сигнализации и блокировок
| Наименование технологических параметров | Единица измерения | Предельные значения параметров | Контроль | Регулирование | Сигнализация | Блокировка |
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Регулирование расхода катализированного алкилфенола в реакторе SA-201A | м3/ч | 72 | + | + | + | |
| Контроль давления в сепараторе SV-204 | МПа | 1 | + | + |
Повышение качества переходных процессов и повышение качества регулирования возможно за счет усложнения структурных схем регулирования.
Выбор и построение системы ПАЗ осуществляется на основе требований Госгортехнадзора ПБ 09–170–97 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств»:
1. Надёжность и время срабатывания систем ПАЗ определяется разработчиком с учётом требований технологической части проекта. При этом учитывается категория взрывоопасности технологических блоков, входящих в объект, и время развития возможной аварии. Время срабатывания систем защиты должно быть таким, чтобы исключить опасное развитие процесса. В системах ПАЗ запрещается применение многоточечных приборов контроля параметров, определяющих взрывоопасность производства.
2. Выбор систем ПАЗ технологических объектов и её элементов осуществляется исходя из условий обеспечения её работы при выполнении требований при эксплуатации, обслуживанию, и ремонту в течение всего межремонтного пробега защищаемого объекта. Нарушение работы системы управления не должно влиять на работу системы ПАЗ.
3. Системы ПАЗ и управления технологическими процессами должны исключать их срабатывание от случайных и кратковременных сигналов нарушения нормального хода технологического процесса, в том числе и в случае переключений на резервный или аварийный источник питания.
4. Надёжность системы ПАЗ обеспечивается аппаратурным резервированием различных типов, временной и функциональной избыточностью и наличием систем диагностики и самодиагностики. Достаточность резервирования и его тип обосновывается разработчиком проекта.
5. Надежность контроля параметров, определяющих взрывоопасность процесса, на объектах с технологическими блоками I и II категорий взрывоопасности обеспечивается дублированием систем контроля параметров, наличием систем самодиагностики с индикацией рабочего состояния, с сопоставлением значений технологически связанных параметров.
Определим степень риска по немецкому стандарту DIN V 19250 четырьмя факторами, каждый из которых конкретизируется указанным ниже путем.
1. Вероятность аварийного события, связанная с работой средств автоматизации: W1 – крайне низкая вероятность, W2 – низкая вероятность, W3 – относительно высокая вероятность.
2. Продолжительность нахождения людей в опасной зоне: A1 – редкое нахождение, A2 – частое или постоянное нахождение.
3. Возможный травматизм от аварии: S1 – незначительные травмы, S2 – серьезные травмы нескольких человек, смерть одного человека, S3 – смерть нескольких человек, S4 – катастрофа с большим числом жертв.
4. Предотвращение аварии: G1 – возможно при определенных обстоятельствах, G2 – невозможно.
Узел получения и первичного фракционирования по степени риска относится к 7 классу.
На основании данного класса внедряем систему ПАЗ CENTUM CS 3000, которая имеет следующую кодировку архитектуры системы защиты: 2оо4D.
Система ПАЗ CENTUM CS 3000 обеспечивает двойное резервирование платы процессора устройства FCU путем использования системы дублированного сравнения по принципу «пара+резерв». Эта система предлагает решение нескольких проблем, которые не могут быть разрешены в рамках традиционных систем с двойным резервированием:
– устранение ошибок в текущих вычислениях. Если возникает ошибка в текущих вычислениях вследствие электрических помех или в начальной стадии отказа системы, то схема сравнения обнаруживает ошибку путем сравнения результатов вычислений, получаемых от обоих центральных процессоров. Если результаты отличаются, то активная плата процессора и плата процессора, находящегося в резерве, меняются местами.
– безударный переход на резервную плату. Плата постоянно ведет контрольные вычисления синхронно с основной платой процессора. Это обеспечивает плавную передачу данных от основной платы процессора к плате резервного. Это дает возможность пользователю сконцентрироваться на прикладных задачах управления технологическим процессом, не обращая внимания на саму систему.
– высокая надежность. Плата процессора установлена как на левой, так и на правой сторонах. Одна работает в качестве основного процессора, другая – в качестве резервного. Когда плата процессора обнаруживает и исправляет вычислительную ошибку, она передает управление следующим образом:
1) плата процессора имеет 2 центральных процессора, каждый из которых выполняет одинаковые вычисления. Схема сравнения сравнивает результаты вычислений, получаемые от обоих процессоров в течение всего времени вычислений. Если результаты, полученные обоими центральными процессорами, совпадают, управление вычислением считается правильным, и данные посылаются в блок основной памяти или на плату интерфейса шины. Блок основной памяти с кодом обнаружений и исправления ошибок исправляет обнаруженные ошибки инвертирования разрядов для предотвращения серьезных ошибок в запоминающем устройстве.