Курсовая работа по системам управления технологическими процессами

метки: Система, Технологический, Процесс, Управление, Химико, Интегрировать, Проектирование, Необходимо

АСУ ТП в большинстве случаев являются системами организационно-техническими, что означает наличие функций, выполняемых человеком (оператором).

Взаимодействие оператора с технологическим процессом осуществляется с помощью программного обеспечения, получившего общее назначение SCADA.

«SCADA-система» (Supervisory Control And Data Acquisition System) – система сбора данных и оперативного диспетчерского . В названии присутствуют две основные функции, возлагаемые на SCADA-систему:

• сбор данных о контролируемом технологическом процессе;

• управление технологическим процессом.

Функции, которые возлагаются на любую SCADA-систему, независимо от того, является она широко тиражируемым продуктом известной компании или создана специалистами отдела АСУ ТП предприятия для своих конкретных нужд, следующие:

• прием информации о контролируемых технологических параметрах от контроллеров нижних уровней и датчиков;

• сохранение принятой информации в архивах;

• вторичная обработка принятой информации;

• графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме;

• прием команд оператора и передача их в адрес контроллеров нижних уровней и исполнительных механизмов;

• регистрация событий, связанных с контролируемым технологическим процессом и действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы;

• оповещение эксплуатационного и обслуживающего персонала об обнаруженных аварийных событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и функционированием программно-аппаратных средств АСУ ТП с регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях;

• формирование сводок и других отчетных документов на основе архивной информации;

• обмен информацией с автоматизированной системой управления предприятием или с так называемой комплексной автоматизированной системой (КАС);

• непосредственное автоматическое управление технологическим процессом в соответствии с заданными алгоритмами.

  19 стр., 9012 слов

  Управление процессом текущей оценки персонала современной организации ...

  ... определить сущности категории «оценка персонала»; провести анализ и характеристика системы управления текущей оценкой персонала; раскрыть содержание методов, способов и технологии оценки персонала; оценить эффективность организации текущей оценки персонала в компании ИП Бондарева ...

Таким образом, SCADA-система собирает информацию о технологическом процессе, обеспечивает интерфейс с оператором, сохраняет историю процесса и в необходимом объеме выполняет автоматическое управление процессом.

Перечисленные выше функции могут выполняться набором прикладных программ, разработанных почти на всех общих языках высокого уровня. Кроме того, по скорости, ресурсоемкости и другим показателям эффективности программного обеспечения такие программы могут даже превосходить аналогичные программы, созданные с использованием специализированных инструментальных систем SCADA. Но инструментальные системы SCADA могут значительно ускорить процесс создания высокоуровневого программного обеспечения АСУ ТП, не требуя от разработчика знания современных общих процедурных языков программирования.

Помимо этого SCADA-системы имеют набор специфических механизмов обмена данными с аппаратурой ввода-вывода и встроенную поддержку устройств ввода-вывода, что упрощает реализацию поддержки как имеющихся на объекте, так и вновь появившихся контроллеров и устройств связи с объектом (УСО).

2. Описание объекта автоматизации

2.1. Функциональная схема объекта, Объект представляет собой ректификационную колону:

Исходные данные:

Значение регулируемого параметра (состав дистиллята) : Q=25,5% , t=195

Предельные значения параметра: ∆Q=0,5% , ∆t=±10 C

Тип регулятора: ПИ, ПИ

Схема регулирования объекта:

Для удержания состава дистиллята в заданных пределах необходимо постоянно измерять его величину и расход теплоносителя с помощью датчика состава дистиллята и датчика температуры. Сигналы от датчиков поступают на УСО – устройство согласования с объектом управления (аналого-цифровой преобразователь), которое преобразует его в цифровой код. После этого полученный код подается на АРМ диспетчера. В соответствии с заложенной программой и опорным значением, АРМ диспетчера выдает сигнал на УСО, (цифро-аналоговый преобразователь).

По величине этого сигнала регулятор поворачивает вентиль на кран.

^

В общем виде структура системы автоматического регулирования выглядит так:

Наша система представляет собой замкнутую систему с единичной обратной связью, в которой:

1. регулятор 1, регулятор 2 – динамическая система, целенаправленно вводимая в контур, чтобы придать замкнутой системе желаемые свойства (в нашем случае ПИ-регуляторы).

2. объект управления – это физическая система, подлежащая управлению.

3. регулирующий орган – клапан, который регулирует подачу продукта.

Структурная схема регулирования в общем виде:

где

Q (состав дистиллята) –входная величина;

• дистиллят — регулируемая (выходная) величина;
• ε — ошибка рассогласования, отклонение регулируемой величины от заданной;

W _p1 (p), W_p2 (p) – передаточные функции регуляторов;

Автоматизация процесса производства диплом – Диплом Автоматизированная ...

... системы управления узлом щелочной очистки пиролиза Распределенная система автоматизации сортопрокатного стана на примере … Расчет параметров типовых регуляторов на основе метода динамической компенсации Система автоматизации воздухонагревателей доменной печи Система ... систем регулирования (АСР), однако необходимо помнить, что модель объекта ... производственных процессов Дизайн диплома - важнейший и ...

W _pо (p) – передаточная функция регулирующего органа;

W _об (p) – передаточная функция объекта регулирования.

Определение параметров:

1. Передаточная функция регулирующего органа:

Примем W _pо (p)=1

2. Передаточные функции регуляторов:

Чтобы обеспечить отклонение регулируемой величины ∆Q=±0,5% и ∆t=±10 C вычислим коэффициент передачи регуляторов:

^

k _{р –} коэффициент регулятора.

ε=1/k , отсюда К _{рассогл} ≈1/ε

По заданию допустимое отклонение ±5% , следовательно, коэффициенты регуляторов найдем как:

К ₁ =25,5/0,5=51;

К ₂ =195/10 = 19,5

Тогда примем:

W _pег1 (p)=51,

W _pег2 (p)=19,5.

^

Для данного объекта необходимо разработать SCADA-систему (система диспетчерского управления и сбора данных), которая выполняла бы следующие функции:

• прием информации о контролируемых технологических параметрах (состав дистиллята, расход хладоносителя);

• непосредственное автоматическое управление технологическим процессом.

• оперативное управление ходом технологического процесса (изменение параметров регулятора);

• сохранение принятой информации для дальнейшей обработки и формирования сводных данных (месячного отчета);

• графическое представление хода технологического процесса (мнемосхема объекта), принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме (индикаторы, графики);

• оповещение персонала об обнаруженных аварийных событиях (индикация аварии);

• ведение журнала аварий, тревог;

^

Для создания SCADA-системы регулирования давления в ректификационной колонне будем использовать пакет Genie 3.0. Данное инструментальное средство выбрано по следующим соображениям:

• с помощью данного пакета можно реализовать все требования предъявляемые к системе;

• SCADA система, созданная на базе пакета Genie 3.0, не требует большой вычислительной;

• в качестве УСО данное программное обеспечение поддерживает контроллеры серии ADAM-4000.

4.1.Выбор и конфигурирование контроллеров ввода-вывода.

В качестве УСО будем использовать контроллеры серии ADAM-4000.

1. Для преобразования аналогового сигнала с датчиков состава остатка и расхода теплоносителя (входные сигналы) в цифровой вид выберем контроллеры ADAM-4014D со следующими характеристиками.

Роль информации в управлении

... проходят через основные потоки информации, которые поступают на предприятие, осуществляют ее первичную обработку и трансформируют в остальную часть предприятия. Учитывая стремительный рост потока маркетинговой информации, функции информационной службы значительно расширяются. ...

ADAM-4014D (модуль аналогового ввода):

• 1 аналоговый вход (диапазон входного напряжения от -10В до +10В);

• 1 дискретный вход или один канал счетчика событий;

• 2 дискретных выхода или 2 выхода-защелки сигнала аварийного дискретного управления по верхней и нижней границам входного сигнала;

• 1 дискретный светодиодный дисплей.

2. Для преобразования цифрового сигнала с выхода регулятора (выходной сигнал) в аналоговый будем использовать контроллер ADAM-4021.

ADAM-4021 (модуль цифрового вывода):

• 12 разрядный ЦАП;

• программная настройка вывода на В или мА;

• контроль состояния выхода;

• программируемая скорость изменения сигнала на выходе;

• гальваническая развязка 500В.

4. Для преобразования цифрового сигнала от кнопки аварийного отключения (выходной сигнал) будем использовать контроллер ADAM-4050.

ADAM-4050 (Модуль дискретного ввода/вывод):

• 7 дискретных входов;

• входное напряжение от 0 до 30 В;

• 8 выходов типа «открытый коллектор»;

• предусмотрена возможность работы с электронными реле.

5. Для связи АРМа диспетчера с контроллерами будем использовать преобразователь в RS-485.

ADAM-4520 (Модуль преобразователя RS-232 в RS-485)

• скорость передачи до 38,4 кбит/с;

• автоматический контроль направления передачи;

• гальваническая изоляция 500 В;

• длина сегмента линии до 1200 м;

• напряжение питания 10…30 В.

Конфигурирование модулей производится с помощью программы Advantech ADAM API.

4.2.Создание блок-схемы стратегии в редакторе задач Task.

В редакторе действий вам необходимо создать блок-схему стратегии, состоящую из функциональных блоков, которые выполняют определенные функции. Для передачи данных из одного функционального блока в другой необходимо определить соединения.

Описание блоков.

1.

Блоки аналогового ввода AI1 и AI2 предназначены для приема информации от внешних устройств, датчиков состава остатка и расхода теплоносителя соответственно. При настройке данных блоков в поле «Устройство» необходимо указать порт, к которому подключено устройство (COM 2), а в поле «модуль» — название модуля (АDAM-4014D) .

^

2.

Блок аналогового вывода (AO1), предназначен для передачи управляющего сигнала к усилителю и исполнительному механизму. Конфигурация блока аналогична настройкам блока аналогового входа, только ADAM-4021 необходимо указать в поле «модуль.

3.

Блок архива тревог (ALOG1) предназначен для сохранения в архиве информации о зафиксированных аварийных событиях, связанных с сигналом, поступающим на вход блока архива тревог. Блок имеет вход и выход. Тревоги фиксируются в файле архива событий (\GENIE\GENIE.ELF).

Ракетные войска стратегического назначения Вооруженных сил России. ...

... на ядерный удар. , См. также Вооружённые силы Российской Федерации Космические войска Войска ПВО Ядерный паритет Главнокомандующие РВСН Ракетные войска стратегического назначения Они подчиняются Генеральному штабу ВС РФ ... важной темой в ядерном сдерживании и сохранении международной стабильности. История ракетных войск стратегического назначения Первые разработки стратегического ракетного оружия ...

Сообщения об аварийных событиях могут отображаться в окне Журнала событий и подтверждаться пользователем в процессе исполнения стратегии, когда значение на входе блока попадает в следующие диапазоны:

• выше верхнего предельного значения;

• между максимальным и верхним предельным значениями;

• между максимальным и минимальным значениями;

• между минимальным и нижним предельным значениями;

• ниже нижнего предельного значения.

4.

Блок подачи звукового сигнала (Sp1), предназначен для звуковой сигнализации при возникновении аварийной ситуации. Активизируется при подаче сигнала с блока архивации тревог.

5.

Этот блок предназначен для записи информации с датчика состава дистиллята в файл.

6.

Блок ПИД-регулирования (PID1) реализует пропорционально-интегральный закон регулирования. Вход обратной связи данного блока соединен с выходом блока аналогового ввод AI1.

Блок ПИД-регулирования (PID2), предназначен для выработки управляющего воздействия, реализует пропорционально-интегральный закон регулирования. Вход обратной связи данного блока соединен с выходом блока аналогового ввода AI2.

7.

Блок ТЭГ (NCTL1), предназначен для установления связи между элементом управления кнопка «Инкрементный регулятор» и блоком PID1.

Блок ТЭГ (NCTL2), предназначен для установления связи между элементом управления кнопка «Инкрементный регулятор» и блоком PID2.

В данной курсовой работе была сконфигурирована следующая стратегия:

4.3.Создание графического интерфейса оператора.

Создание графического интерфейса оператора произведем с использованием встроенного в пакет Genie 3.0 редактора форм. Интерфейс диспетчера обязательно должен содержать упрощенную мнемосхему объекта технологического процесса, средства индикации и записи контролируемого параметра, средства аварийного оповещения и оперативного контроля в процессе.

Графический интерфейс диспетчера имеет вид:

1. Мнемоническая диаграмма оператора построена с использованием графических примитивов.

2. Индикация регулируемого параметра производится с помощью элементов отображения: «цифровой индикатор» и «график Х(t)» :

,

Данные элементы отображения настраиваются на индикацию значений регулируемого параметра (состава дистиллята), поступающих с блока аналогового ввода (AI 1).

3. Регистрация значений регулируемого параметра сохраняется с помощью блока архивации данных (LOG1) в файле в data.log. В интерфейсе оператора предусмотрена возможность включения и отключения регистрации этих данных, что осуществляется при нажатии на кнопку «Вкл/Откл регистрацию». В отжатом состоянии надпись на кнопке имеет красный цвет, а в нажатом темно-зеленый

4. Звуковая и визуальная сигнализация используются для оповещения диспетчера о чрезвычайной ситуации. Когда контролируемый параметр превышает заданные пределы управления, раздается звуковой сигнал и графические примитивы мнемонической диаграммы меняют цвет на розовый. Также загорается сигнализатор аварии в виде розового круга. Информация из блока архива сообщений используется как параметр сообщения.

Производственная практика на предприятии отчет управление персоналом. ...

... базой практики, изучить систему управления персоналом и ее особенности в зависимости от масштабов организации и видов деятельности, а также собрать материалы и документы, необходимые для подготовки отчета по практике. Программа практики включает в себя ...

5. Возможность оперативного управления позволяет диспетчеру вносить изменения в ход технологического процесса. С помощью Инкрементного регулятора задается уставка.

7. Для просмотра статистической информации о ходе технологического процесса необходимо предусмотреть возможность просмотра этой информации за каждый месяц эксплуатации объекта. В отчет должна быть включена следующая информация: максимальное, минимальное и среднее значение контролируемого параметра, дата и время отчета.

Отчет создается в редакторе отчетов Report Designer, где вы должны указать имя отчета, файл отчета, дату и время печати отчета, чтобы настроить поля отчета. Ниже представлены меню редактора отчетов с введенными данными:

Отчет сконфигурирован следующим образом:

• отчет формируется и выводится на печать в 13 : 35 1-го числа месяца;
• на печать выводятся следующие поля:

дата — $Date,

Время — $Time,

Значения состава дистиллята:

максимальное значение — $MAX(@TASK1#AI1[00]),

минимальное значение — $Min(@TASK1#AI1[00]),

среднее значение — $NOW(@TASK1#AVG1[00]);

• отчет хранится в файле noname00.frm

^

Проверку работоспособности системы будем производить, используя эмулятор сигналов датчиков Advantech DEMO I/O=1H. Для этого необходимо в настройке блокjd аналогового ввода (AI1 и AI2) в поле «устройство» указать Advantech DEMO I/O=1H, а в подменю «список опрашиваемых каналов» указать «первый в списке» — 0, «последний в списке» – 0. В подменю масштабирования входного сигнала произвести настройки таким образом, чтобы диапазон входного сигнала находился в отрезке [-100;100].

После тестирования системы получаем следующие сведения:

• система осуществляет индикацию и регистрацию регулируемого параметра, аварийное оповещение, оперативное управление ходом технологического процесса, формирует и передает на печать статистические данные за месяц;

• при возникновении аварийной ситуации включается звуковая и визуальная сигнализации;

• регистрируемые данные хранятся в файле data.log., содержимое которого представляется в следующем виде:

Литература.

[Электронный ресурс]//URL: https://management.econlib.ru/kursovaya/po-sistemam-upravleniya-tehnologicheskimi-protsessami/

1.Морозов А.С., Куличенко Т.А. «Проектирование SCADA-системы на базе пакета Genie и контроллеров ADAM-4000», учебное пособие, РГРТА, Рязань, 2003г.

2.Морозов А.С., Хализев В.С. «Графический интерфейс оператора АСУ ТП», учебное пособие, РГРТА, Рязань, 2005г.

3.Морозов А.С. «Интегрированные системы проектирования и управления», конспект лекций, Рязань, 2007г.

---

---