Современная технология производства предъявляет высокие требования к автоматизации технологических процессов, к выбору оптимальных средств комплексной автоматизации. Производство и поставка средств комплексной промышленной автоматизации технологических процессов, автоматизированных систем управления и оптимизации производственных процессов, АСУ ТП различной сложности являются одним из важнейших направлений работы нашей компании. Мы предлагаем широкий выбор средств для комплексной автоматизации, оптимизации производственных процессов.

Автоматизированная система управления и контроля предназначена для управления технологическим процессом (АСУ ТП), оптимизации технологических процессов, автоматизации технологических процессов, поддержания оптимального режима работы технологических аппаратов и учета промежуточных данных, формирования и выдачи отчетной и архивной документации, диагностики измерительного оборудования во всех отраслях промышленности таких как строительная, пищевая, химическая, нефтеперерабатывающая и др. Станции автоматического управления (САУ) представляют собой многофункциональные электротехнические шкафы и щиты автоматики, основной целью которых является автоматизация технологических процессов.

Благодаря высококачественным и высоконадёжным компонентам систем автоматизации, поставляемых такими производителями как Schneider Electric и Siemens, автоматизированные системы управления отвечают основным целям оптимизации производственных процессов и обладают наиболее экономически выгодным для конечного пользователя соотношением цена/качество. Экономическими аргументами в пользу комплексной интегрированной автоматизации АСУ ТП являются сокращение расходов на аппаратную часть, например, благодаря использованию стандартных компонентов и модульной конструкции, а также более низким расходам за время жизненного цикла системы и экономии на запасных частях.

Комплексные системы автоматизации:

Высокую информативность, помогающую оценить техпроцесс, выбрать критерии и определить их относительную важность;
иметь возможность анализа технологической обстановки, нарушений ведения технологического процесса, позволяющую вести технологическую наладку производства;
возможность поиска оптимального режима ведения технологического процесса;
высокую точность по измерению технологических параметров и их регулированию;
возможность автоматической дозировки компонентов;
возможность качественного поддерживания технологического режима по заданному алгоритму;
возможность расширения системы управления;
возможность создания на базе АСУ ТП автоматизированных рабочих мест (АРМ) обслуживающего персонала.

АСУ ТП полностью решают все эти задачи, направленные на оптимизацию технологических процессов. В комплекс услуг по пуско-наладке комплексных систем автоматизации входят обучение по внедрению и применению средств промышленной автоматизации на производстве, профилактический осмотр, сервисное обслуживание станций автоматического управления и т.д.

Программное обеспечение программно-технического комплекса предназначено для реализации автоматизированного управления технологическим оборудованием и диспетчеризации параметров технологического процесса станции автоматического управления (АСУ ТП).

Основные функции системы автоматизации:

Автоматическая диспетчеризация параметров технологического оборудования (уровней, давлений, уровней раздела фаз, температур и расходов по технологическим аппаратам);
сравнение измеренных значений технологических параметров с заданными значениями и формирование сигналов управления, а также предупредительной и аварийной сигнализации;
отображение хода технологического процесса в виде мнемосхем, трендов (графиков изменения параметров во времени), индикаторов; хронометрирования основных технологических параметров, формирование протокола событий и архивных данных;
оперативное автоматическое и ручное управление электрозадвижками и регулирующими клапанами с пульта автоматизированного рабочего места (АРМ) оператортехнолога;
оперативное автоматическое и ручное управление электрозадвижками и регулирующими клапанами с пульта автоматизированного рабочего места (АРМ) оператор-технолога;
имитация объекта управления, различных аварий и отказов, для независимой отладки и обучения обслуживающего персонала.

Структура и функции

Разработка территориально-распределенных автоматизированных систем сбора, обработки данных и управления технологическим процессом требует применения специальных решений построения сетей передачи данных. АСУ ТП строится по иерархическому принципу и имеет многоуровневую структуру.

В АСУ ТП выделяется четыре уровня иерархии:

Нижний уровень - уровень датчиков и исполнительных механизмов;
- средний уровень - уровень промышленных контроллеров (ПЛК);
- верхний уровень - уровень промышленного сервера и сетевого оборудования;
- оперативный уровень - уровень операторских и диспетчерских станций.

Нижний уровень состоит из датчиков и исполнительных механизмов, устанавливаемых на технологических объектах. Их конструкция и исполнение позволяют им устойчиво и безопасно функционировать при самых неблагоприятных погодных условиях, а также во взрывоопасных зонах. Связь датчиков и исполнительных механизмов со средним уровнем осуществляется с помощью соответствующих кабелей.

Средний уровень состоит из промышленных контроллеров, силовой, сигнализационной автоматики и необходимых вторичных приборов. Должны быть расположены на территории таким образом, чтобы минимизировать затраты на прокладку кабелей и снизить влияние помех. Ядром программно-технических средств контроля и управления системы являются промышленные контроллеры.

Промышленные контроллеры осуществляют:

Сбор и обработку данных, поступающих с датчиков;
Управление технологическими объектами по заданным алгоритмам работы.

Отличительными особенностями в выбранных моделях контроллеров являются:

Широкая номенклатура модулей, позволяющая разрабатывать многофункциональные системы контроля и управления;
наличие интеллектуальных модулей ввода/вывода, в том числе модулей, регуляторов автономного функционирования;
дублирование модулей центрального процессора и блока питания;
возможность «горячей» замены модулей;
наличие выходных цепей, имеющих вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь».

Передача информации от контроллеров на следующий уровень и прием команд управления осуществляется с использованием стандартных интерфейсов RS485. Связь любого промышленного контроллера с сервером осуществляется одновременно по двум независимым каналам связи.

Дублирование каналов связи «сервер-промышленный контроллер» необходимо для повышения надежности системы в целом.

Верхний уровень системы - это уровень промышленного сервера и сетевого оборудования.

Сетевое оборудование состоит из концентраторов, коммутаторов и преобразователей.

Промышленный сервер представляет собой высоконадежную отказоустойчивую вычислительную систему и обеспечивает накопление в реальном масштабе времени и надежное длительное хранение больших объемов технологической информации, а также доступ к ней с большого числа автоматизированных рабочих мест оперативного уровня. Сетевое и телекоммуникационное оборудование, сетевые каналы, телефонные и оптоволоконные линии связи образуют высокоскоростную территориально-распределенную вычислительную сеть промышленного назначения. Отказоустойчивость сети обеспечивается резервированием сетевых каналов, линий связи и коммуникационного оборудования.

Оперативный уровень состоит из автоматизированных рабочих мест операторов и диспетчеров, а также сетевого принтера, установленных в различных помещениях и зданиях. Объединенные в локальную сеть АРМы образуют единый информационно-вычислительный комплекс (ИВК). ИВК реализует отображение в графическом виде технологической информации, обеспечивает выдачу аварийных сигналов и взаимодействие операторов с АСУ ТП, организует связь с другими системами управления. На этом уровне создаются как полностью дублирующие (равноправные по получаемым данным и по функциям управления) друг друга рабочие места, так и технологически ориентированные рабочие места, адекватно учитывающие специфику работы персонала и технологии участка производства.

Автоматизация систем управления

Техника и наука постоянно развиваются, что делает возможным существенно упростить и ускорить многие привычные процессы. В настоящее время повсеместно внедряются автоматизированные технологии. Они используются во всех сферах промышленности и производства, позволяют упростить технологический процесс и работу предприятия в целом.

Автоматизация систем управления для оптимизация работы

Автоматизация систем управления подразумевает собой комплекс программных и аппаратных мероприятий и средств, позволяющих сократить количество персонала и улучшить работу систем. Особенно активно такие технологии сейчас внедряются в сферу электроэнергетики и транспорта.

Автоматизированная система не является автоматической, то есть для ее реализации и нормальной работы требуется человеческое участие. Обычно человек-оператор выполняет основные функции управления, которые не поддаются влиянию машин.

Первые автоматизированные системы появились еще в 60-е годы прошлого века, но только теперь началось их активное внедрение.

Главным предназначением АСУ является повышение производительности объекта, рост эффективности его управления, а также совершенствование методов планирования процессов управления.

Создание и разновидности автоматизированных систем управления

Создание АСУ – сложная и многоструктурная задача, требующая хорошей материальной базы и наличия денежных средств.

Создание АСУ ведется в несколько этапов:

Разработка технического решения.
Проектирование непосредственно самой системы.
Разработка программных средств для управления системой.
Создание программно-аппаратных комплексов.
Установка необходимого оборудования.
Пуско-наладочные работы.
Обучение специалистов работе с новой системой.

Все автоматизированные системы управления производством делятся на несколько основных типов: системы управления производством и системы управления технологическими процессами. Первый тип АСУ осуществляет все операции для нормального функционирования и проведения производства на всех его этапах.

В составе автоматизированной системы находится программное, информационное, техническое, метрологическое, организационное и правовое обеспечение.

Второй тип АСУ подразумевает управление и контроль над отдельной частью производственного процесса, в частности, над технологической частью. Эта система может корректировать процесс на всех этапах и обеспечивать лучший результат его выполнения.

Сферы применения автоматизированных систем

АСУ активно применяются в самых разных сферах жизни и современной промышленности. В частности, они используются в системах освещения, дорожного движения, в системах информации и во всех сферах промышленного хозяйства.

Основной целью применения и использования АСУ выступает повышение эффективности и использования возможностей каждого объекта. Такие системы позволяют быстро и эффективно проводить анализ работы объекта, на основе полученных данных специалисты могут принять определенные решения и наладить производственный процесс.

Кроме того, такие автоматизированные системы существенно ускоряют выполнение сбора и обработки данных, собранных с объекта, что позволяет снизить количество решений, принимаемых человеком.

Использование АСУ повышает уровень дисциплины и уровень контроля, так как теперь осуществлять контроль над проведением работ значительно проще и удобнее.

Автоматизированные системы повышают скорость управления, снижают затраты на выполнение многих вспомогательных операций. Самым важным последствием использования АСУ является увеличение производительности, снижение затрат и потерь в процессе производства.

Внедрение таких технологий оказывает положительное влияние на состояние отечественной промышленности и экономики, а также существенно упрощает жизнь персонала.

Однако технологии требуют финансовых вложений, причем на первых этапах деньги довольно большие, ведь наличие АСУ подразумевает смену оборудования и машин. С течением времени внедрение таких технологий окупается, а их наличие дает развитие отечественному производству.

Системы автоматизации процессов

Типы систем автоматизации включают в себя:

Неизменяемые системы. Это системы, в которых последовательность действий определяется конфигурацией оборудования или условиями процесса и не может быть изменена в ходе процесса;
программируемые системы. Это системы, в которых последовательность действий может изменяться в зависимости от заданной программы и конфигурации процесса. Выбор необходимой последовательности действий осуществляется за счет набора инструкций, которые могут быть прочитаны и интерпретированы системой;
гибкие (самонастраиваемые) системы. Это системы, которые способны осуществлять выбор необходимых действий в процессе работы. Изменение конфигурации процесса (последовательности и условий выполнения операций) осуществляется на основании информации о ходе процесса.

Эти типы систем могут применяться на всех уровнях автоматизации процессов по отдельности или в составе комбинированной системы.

Виды автоматизируемых процессов

В каждой отрасли экономики существуют предприятия и организации, которые производят продукцию или предоставляют услуги. Все эти предприятия можно разделить на три группы, в зависимости от их «удаленности» в цепочке переработки природных ресурсов.

Первая группа предприятий, это предприятия, добывающие или производящие природные ресурсы. К таким предприятиям относятся, например, сельскохозяйственные производители, нефтегазодобывающие предприятия.

Вторая группа предприятий, это предприятия, выполняющие переработку природного сырья. Они изготавливают продукцию из сырья, добытого или произведенного предприятиями первой группы. К таким предприятиям относятся, например, предприятия автомобильной промышленности, сталелитейные предприятия, предприятия электронной промышленности, электростанции и т.п.

Третья группа, это предприятия сферы услуг. К таким организациям относятся, например, банки, образовательные учреждения, медицинские учреждения, рестораны и пр.

Для всех предприятий можно выделить общие группы процессов, связанные с производством продукции или предоставлением услуг.

К таким процессам относятся:

Бизнес процессы;
процессы проектирования и разработки;
процессы производства;
процессы контроля и анализа.

Бизнес процессы – это процессы, обеспечивающие взаимодействие внутри организации и с внешними заинтересованными сторонами (потребителями, поставщиками, надзорными органами и пр.). К этой категории процессов можно отнести процессы маркетинга и продаж, взаимодействия с потребителями, процессы финансового, кадрового, материального планирования и учета и пр.

Процессы проектирования и разработки – это все процессы, связанные с разработкой продукции или услуги. К таким процессам относятся процессы планирования разработки, сбора и подготовки исходных данных, выполнение проекта, контроль и анализ результатов проектирования и пр.

Процессы производства – это процессы, необходимые для производства продукции или предоставления услуг. К этой группе относятся все производственные и технологические процессы. Они также включают в себя процессы планирования потребности и планирования мощностей, логистические процессы и процессы обслуживания.

Процессы контроля и анализа – эта группа процессов связана со сбором и обработкой информации о выполнении процессов. К таким процессам относятся процессы контроля качества, операционного управления, процессы контроля запасов и пр.

Большинство процессов, относящихся к этим группам, может быть автоматизирована. На сегодняшний день, существуют классы систем, которые обеспечивают автоматизацию этих процессов.

Стратегия автоматизации процессов

Автоматизация процессов представляет собой сложную и трудоемкую задачу. Для успешного решения этой задачи необходимо придерживаться определенной стратегии автоматизации. Она позволяет улучшить процессы и получить от автоматизации ряд существенных преимуществ.

Кратко, стратегию можно сформулировать следующим образом:

Понимание процесса. Для того чтобы автоматизировать процесс необходимо понимать существующий процесс со всеми его деталями. Процесс должен быть полностью проанализирован. Должны быть определены входы и выходы процесса, последовательность действий, взаимосвязь с другими процессами, состав ресурсов процесса и пр.
упрощение процесса. После проведения анализа процесса необходимо упростить процесс. Лишние операции, не приносящие ценности, должны быть сокращены. Отдельные операции могут объединяться или выполняться параллельно. Для улучшения процесса могут быть предложены другие технологии его исполнения.
автоматизация процесса. Автоматизация процессов может выполняться только после того, как процесс максимально упростился. Чем проще порядок действий процесса, тем проще его автоматизировать и тем эффективнее будет работать автоматизированный процесс.

Средства автоматизации систем

Средства автоматизации производства включают в себя технические средства автоматизации (ТСА) - это устройства и приборы, которые могут как сами являться средствами автоматизации, так и входить в состав программно-аппаратного комплекса. Системы обеспечения безопасности на современном предприятии включают в свой состав технические средства автоматизации. Наиболее часто ТСА – это базовый элемент системы комплексной безопасности.

Технические средства автоматизации включают в себя приборы для фиксирования, переработки и передачи информации на автоматизированном производстве. С помощью них осуществляется контроль, регулирование и управление автоматизированными линиями производства.

Системы обеспечения безопасности осуществляют контроль над производственным процессом с помощью разнообразных датчиков. В них входят датчики давления, фотодатчики, индуктивные датчики, датчики емкостные, лазерные и т.д.

Датчики служат для автоматического извлечения информации, и первичного ее преобразования. Датчики различаются по принципам действия и по чувствительности к параметрам, которые они контролируют. Технические средства безопасности включают в себя самый широкий спектр сенсоров. Именно комплексное использование датчиков позволяет создавать системы комплексной безопасности, которые контролируют множество факторов.

Технические средства информации включают в себя и передающие устройства, которые обеспечивают связь датчиков с контрольным оборудованием. При получении сигнала от датчиков контрольное оборудование приостанавливает процесс производства и ликвидирует причину аварии. В случае невозможности устранения аварийной ситуации технические средства безопасности дают сигнал о неисправности оператору.

Наиболее распространенными датчиками, которые включают в состав любой системы комплексной безопасности, являются датчики емкостные.

Они позволяют бесконтактно определить присутствие объектов на расстоянии до 25 мм. Датчики емкостные действуют по следующему принципу. Датчики снабжены двумя электродами, между которыми фиксируется проводимость. Если в зоне контроля присутствует какой-либо объект, это вызывает изменение амплитуды колебаний генератора, входящего в состав сенсора. При этом датчики емкостные срабатывают, что предотвращает попадание в оборудование нежелательных предметов.

Датчики емкостные отличаются простотой устройства и высокой надежностью, что позволяет использовать их в самых разных сферах производства. Единственным недостатком является малая зона контроля таких датчиков.

Средства автоматизации – это технические средства, предназначенные для оказания помощи должностным лицам органов управления в решении информационных и расчетных задач. Применение средств автоматизации повышает оперативность управления, снижает трудозатраты должностных лиц органов управления, повышает обоснованность принимаемых решений.

К средствам автоматизации относятся следующие группы средств:

Электронно-вычислительные машины (ЭВМ);
устройства сопряжения и обмена (УСО);
устройства сбора и ввода информации;
устройства отображения информации;
устройства документирования и регистрации информации;
автоматизированные рабочие места;
средства математического обеспечения;
средства программного обеспечения;
средства информационного обеспечения;
средства лингвистического обеспечения.

Электронно-вычислительные машины классифицируются:

А) по назначению – общего назначения (универсальные), проблемно-ориентированные, специализированные;
б) по размерам и функциональным возможностям - супер-эвм, большие ЭВМ, малые ЭВМ, микро-ЭВМ.

Супер-ЭВМ обеспечивают решение сложных военно-технических задач и задач по обработке больших объемов данных в реальном масштабе времени.

Большие и малые ЭВМ обеспечивают управление сложными объектами и системами. Микро-ЭВМ ориентированы для решения информационных и расчетных задач в интересах конкретных должностных лиц. В настоящее время широкое развитие получил класс микро-ЭВМ, основу которого составляют персональные ЭВМ (ПЭВМ).

В свою очередь персональные ЭВМ разделяются на стационарные и переносные. К стационарным ПЭВМ относят: настольные, портативные, блокноты, карманные. Все составные части настольных ПЭВМ выполнены в виде отдельных блоков. Портативные ПЭВМ типа Lоp Top выполняются в виде небольших чемоданчиков массой 5 – 10 килограммов. ПЭВМ-блокнот типа Note book или Sub Note book имеет размер с небольшую книгу и по характеристикам соответствует настольным ПЭВМ. Карманные ПЭВМ типа Palm Top имеют размеры записной книжки и позволяют записывать и редактировать небольшие объемы информации. К переносным ПЭВМ относятся электронные секретари и электронные записные книжки.

Устройства сопряжения и обмена предназначены для согласования параметров сигналов внутреннего интерфейса ЭВМ с параметрами сигналов, передаваемых по каналам связи. При этом эти устройства выполняют как физическое согласование (форма, амплитуда, длительность сигнала), так и кодовое. К устройствам сопряжения и обмена относятся: адаптеры (сетевые адаптеры), модемы, мультиплексоры. Адаптеры и модемы обеспечивают согласование ЭВМ с каналами связи, а мультиплексоры обеспечивают согласование и коммутацию одной ЭВМ и нескольких каналов связи.

Устройства сбора и ввода информации. Сбор информации с целью ее последующей обработки на ЭВМ осуществляется должностными лицами органов управления и специальными датчиками информации в системах управления оружием. Для ввода информации в ЭВМ применяются следующие устройства: клавиатура, манипуляторы, сканеры, графические планшеты, средства речевого ввода.

Клавиатура – это матрица клавиш, объединенных в единое целое, и электронный блок для преобразования нажатия клавиши в двоичный код.

Манипуляторы (координатно-указательные устройства, устройства управления курсором) совместно с клавиатурой повышают удобство работы пользователя. Повышение удобства работы связано, прежде всего, с возможностью быстро перемещать курсор по экрану дисплея. В настоящее время в ПЭВМ используются следующие разновидности манипуляторов: джойстик (рычаг, установленный на корпусе), световое перо (применяется для формирования изображений на экране), манипулятор типа «мышь», сканер – для ввода в ПЭВМ изображений, графические планшеты – для формирования и ввода в ПЭВМ изображений, средства речевого ввода.

Устройства отображения информации отображают информацию без ее долговременной фиксации. К ним относятся: дисплеи, графические табло, видеомониторы. Дисплеи и видеомониторы служат для отображения информации, вводимой с клавиатуры или других устройств ввода, а также для выдачи пользователю сообщений и результатов выполнения программ. Графические табло осуществляют визуальный вывод текстовой информации в виде бегущей строки.

Устройства документирования и регистрации информации предназначены для вывода информации на бумагу или другой носитель с целью обеспечения длительного времени хранения. К классу этих устройств относятся: печатающие устройства, внешние запоминающие устройства (ВЗУ).

Печатающие устройства или принтеры предназначены для вывода алфавитно-цифровой (текстовой) и графической информации на бумагу или подобный ей носитель. Наиболее широко применяются матричные, струйные и лазерные принтеры.

Современная ПЭВМ содержит, как минимум, два запоминающих устройства: накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД). Однако в случаях обработки больших объемов информации вышеуказанные накопители не могут обеспечить их запись и хранение. Для записи и хранения больших объемов информации используются дополнительные запоминающие устройства: накопители на магнитных дисках и лентах, накопители на оптических дисках (НОД), накопители на DVD-дисках. Накопители типа НОД обеспечивают высокую плотность записи, повышенную надежность и долговечность хранения информации.

Автоматизированные рабочие места (АРМ) – это рабочие места должностных лиц органов управления, оборудованные средствами связи и автоматизации. Основным средством автоматизации в составе АРМ является ПЭВМ.

Средства математического обеспечения – это совокупность методов, моделей и алгоритмов, необходимых для решения информационных и расчетных задач.

Средства программного обеспечения – это совокупность программ, данных и программных документов, необходимых для обеспечения функционирования самой ЭВМ и решения информационных и расчетных задач.

Средства информационного обеспечения – это совокупность информации, необходимая для решения информационных и расчетных задач. В состав информационного обеспечения входят собственно массивы информации, система классификации и кодирования информации, система унификации документов.

Средства лингвистического обеспечения – совокупность средств и способов представления информации, допускающих ее обработку на ЭВМ. Основу лингвистического обеспечения составляют языки программирования.

Автоматизация технологических систем

Внедрение на предприятия технических средств, позволяющих автоматизировать производственные процессы, является базовым условием эффективной работы. Разнообразие современных методов автоматизации расширяет спектр их применения, при этом затраты на механизацию, как правило, оправдываются конечным результатом в виде увеличения объемов изготавливаемой продукции, а также повышения ее качества.

Организации, которые идут по пути технологического прогресса, занимают лидирующие места на рынке, обеспечивают более качественные трудовые условия и минимизируют потребность в сырье. По этой причине крупные предприятия уже невозможно представить без осуществления проектов по механизации – исключения касаются лишь мелких ремесленнических производств, где автоматизация производства себя не оправдывает ввиду принципиального выбора в пользу ручного изготовления. Но и в таких случаях возможно частичное включение автоматики на некоторых этапах производства.

Основные сведения об автоматизации

В широком смысле автоматизация предполагает создание таких условий на производстве, которые позволят без участия человека выполнять определенные задачи по изготовлению и выпуску продукции. При этом роль оператора может заключаться в решении наиболее ответственных задач. В зависимости от поставленных целей, автоматизация технологических процессов и производств может быть полной, частичной или комплексной. Выбор конкретной модели определяется сложностью технической модернизации предприятия за счет автоматической начинки.

На заводах и фабриках, где реализована полная автоматизация, обычно механизированным и электронным системам управления передается весь функционал по контролю над производством. Такой подход наиболее рационален, если рабочие режимы не предполагают изменений. В частичном виде автоматизация внедряется на отдельных этапах производства или при механизации автономного технического компонента, не требуя создания сложной инфраструктуры управления всем процессом. Комплексный уровень автоматизации производства обычно реализуется на определенных участках – это может быть отдел, цех, линия и т. д. Оператор в данном случае контролирует саму систему, не затрагивая непосредственный рабочий процесс.

Системы автоматизированного управления

Для начала важно отметить, что такие системы предполагают полный контроль над предприятием, фабрикой или заводом. Их функции могут распространяться на конкретную единицу оборудования, конвейер, цех или производственный участок. В данном случае системы автоматизации технологических процессов принимают и обрабатывают информацию от обслуживаемого объекта и на основе этих данных оказывают корректирующее воздействие. Например, если работа выпускающего комплекса не отвечает параметрам технологических нормативов, система по специальным каналам изменит его рабочие режимы согласно требованиям.

Объекты автоматизации и их параметры

Главной задачей при внедрении средств механизации производства является поддержание качественных параметров работы объекта, что в результате отразится и на характеристиках продукции. На сегодняшний день специалисты стараются не углубляться в сущность технических параметров разных объектов, поскольку теоретически внедрение систем управления возможно на любой составной части производства. Если рассматривать в этом плане основы автоматизации технологических процессов, то в перечень объектов механизации войдут те же цеха, конвейеры, всевозможные аппараты и установки. Можно лишь сравнивать степени сложности внедрения автоматики, которая зависит от уровня и масштаба проекта.

Относительно параметров, с которыми ведут работу автоматические системы, можно выделить входные и выходные показатели. В первом случае это физические характеристики продукции, а также свойства самого объекта. Во втором – это непосредственно качественные показатели готового продукта.

Регулирующие технические средства

Приборы, обеспечивающие регулирование, применяются в системах автоматизации в виде специальных сигнализаторов. В зависимости от назначения они могут отслеживать и управлять различными технологическими параметрами. В частности, автоматизация технологических процессов и производств может включать сигнализаторы температурных показателей, давления, характеристик потока и т. д. Технически приборы могут быть реализованы как бесшкальные устройства с электрическими контактными элементами на выходе.

Принцип работы регулирующих сигнализаторов также различен. Если рассматривать наиболее распространенные температурные устройства, то можно выделить манометрические, ртутные, биметаллические и терморезисторные модели. Конструкционное исполнение, как правило, обуславливается принципом действия, но немалое влияние на него оказывают и условия работы. В зависимости от направления работы предприятия, автоматизация технологических процессов и производств может проектироваться с расчетом на специфические условия эксплуатации. По этой причине и регулирующие приборы разрабатываются с ориентировкой на использование в условиях повышенной влажности, физического давления или на действие химических веществ.

Программируемые системы автоматизации

Качество управления и контроля производственных процессов заметно повысилось на фоне активного снабжения предприятий вычислительными устройствами и микропроцессорами. С точки зрения промышленных нужд возможности программируемых технических средств позволяют не только обеспечивать эффективное управление технологическими процессами, но и автоматизировать проектирование, а также проводить производственные испытания и эксперименты.

Устройства ЭВМ, которые применяются на современных предприятиях, в режиме реального времени решают задачи регулирования и управления технологическими процессами. Такие средства автоматизации производства называются вычислительными комплексами и работают на принципе агрегатирования. Системы включают в состав унифицированные функциональные блоки и модули, из которых можно составлять различные конфигурации и приспосабливать комплекс к работе в определенных условиях.

Агрегаты и механизмы в системах автоматизации

Непосредственное исполнение рабочих операций берут на себя электрические, гидравлические и пневматические устройства. По принципу работы классификация предполагает функциональные и порционные механизмы. В пищевой промышленности обычно реализуются подобные технологии. Автоматизация производства в этом случае предполагает внедрение электрических и пневматических механизмов, конструкции которых могут включать электроприводы и регулирующие органы.

Электродвигатели в системах автоматизации

Основу исполнительных механизмов нередко формируют электромоторы. По типу управления они могут быть представлены в бесконтактном и контактном исполнениях. Агрегаты, которые управляются от релейно-контактных приборов, при манипуляциях оператором могут изменять направление движения рабочих органов, но скорость выполнения операций остается неизменной. Если предполагается автоматизация и механизация технологических процессов с применением бесконтактных устройств, то используют полупроводниковые усилители – электрические или магнитные.

Щиты и пульты управления

Для установки оборудования, которое должно обеспечивать управление и контроль производственного процесса на предприятиях, монтируются специальные пульты и щиты. На них размещают приборы для автоматического управления и регулирования, контрольно-измерительную аппаратуру, защитные механизмы, а также различные элементы коммуникационной инфраструктуры. По конструкции такой щит может представлять собой металлический шкаф или плоскую панель, на которой и устанавливаются средства автоматизации.

Пульт, в свою очередь, является центром для дистанционного управления – это своего рода диспетчерская или операторская зона. Важно отметить, что автоматизация технологических процессов и производств должна предусматривать и доступ к обслуживанию со стороны персонала. Именно эта функция во многом и определяется пультами и щитами, позволяющими вести расчеты, оценивать производственные показатели и в целом отслеживать рабочий процесс.

Проектирование систем автоматизации

Основным документом, который выступает руководством для технологической модернизации производства с целью автоматизации, является схема. На ней отображается структура, параметры и характеристики устройств, которые в дальнейшем выступят средствами автоматической механизации.

В стандартном исполнении схема отображает следующие данные:

Уровень (масштаб) автоматизации на конкретном предприятии;
определение параметров работы объекта, которые должны быть обеспечены средствами контроля и регулирования;
характеристики управления – полное, дистанционное, операторское;
возможности блокировки исполнительных механизмов и агрегатов;
конфигурацию расположения технических средств, в том числе на пультах и щитах.

Вспомогательные средства автоматизации

Несмотря на второстепенную роль, дополнительные устройства обеспечивают важные контрольные и управляющие функции. Благодаря им обеспечивается та самая связь между исполнительными устройствами и человеком. В плане оснащения вспомогательными приборами автоматизация производства может предусматривать кнопочные станции, реле управления, различные переключатели и командные пульты. Существует множество конструкций и разновидностей данных устройств, но все они ориентированы на эргономичное и безопасное управление ключевыми агрегатами на объекте.

Автоматизация электроэнергетических систем

Автоматизация – это наука о принципах, методах и средствах построения систем и устройств, позволяющих управлять теми или иными устройствами и их совокупностями без участия человека.

Автоматизация широко используется в электроэнергетике. Под автоматизацией электроэнергетических систем (ЭЭС) понимают их оснащение отдельными устройствами и системами для управления производством, передачей и распределением электрической энергии в нормальных и аварийных режимах без участия человека. Роль автоматики, уровня ее совершенства, исключительно важна для обеспечения надежности ЭЭС.

Ввиду широкого использования электрической энергии абсолютно во всех сферах жизнедеятельности человека выход из строя энергосистемы, нормальная работа которой во многом определяется надежностью автоматики, приведет к негативным, а зачастую и катастрофическим последствиям.

Так, например, из-за нарушений в работе устройств системной автоматики крупнейшей в США энергосистемы CANUSE («Канада – США восточная») 9 ноября 1965 года произошел «развал» энергосистемы. Эту аварию назвали «катастрофой века» – за 11 минут на территории 200 тысяч квадратных километров, где расположены такие гигантские города, как Нью-Йорк, Бостон, Монреаль и другие, полностью отключилось электричество. Остановились электропоезда, тысячи людей застряли в поездах метро в туннелях между станциями, самолеты не могли совершить посадку на «пропавших» в темноте аэродромах, многие остались в лифтах, остановившихся между этажами домов. Убытки, вызванные катастрофой, составили колоссальную сумму – около 100 миллионов долларов. А причиной аварии стало неправильное срабатывание одного из элементов системной автоматики – реле.

Важнейшим показателем совершенства ЭЭС является качество электроэнергии, под которым прежде всего понимается стабильность величины напряжения и его частоты. Отклонение этих параметров от номинальных значений приводит к ухудшению работы потребителей электроэнергии. Так, например, скачки напряжения сверх допустимых пределов и даже кратковременный перерыв подачи электроэнергии (0,01 с) приводят к сбою в работе электронного оборудования. Задачи поддержания требуемой стабильности величины напряжения и его частоты реализуются соответствующими автоматическими системами.

Для повышения надежности электроснабжения широкое применение находят автономные источники электроэнергии в виде дизельных электростанций, газотурбинных установок, установок гарантированного электропитания с использованием различных первичных источников энергии. Их нормальное функционирование также невозможно без автоматических систем управления.

Для контроля и управления режимами источников электроэнергии, обеспечения бесперебойного снабжения потребителей, руководства ликвидацией аварий в энергосистеме создаются службы диспетчерского управления энергосистемой. В настоящее время сложность задач оперативного управления большими ЭЭС приводит к тому, что диспетчер не в состоянии проконтролировать все узловые точки электрической сети и не способен достаточно быстро произвести операции по ее управлению. Поэтому на автоматику возлагаются операции по управлению ЭЭС с требуемой точностью, надежностью и быстродействием, соизмеримым с длительностью электромагнитных и электрических процессов, протекающих в системе.

Итак, главное назначение автоматизации ЭЭС состоит в обеспечении требуемого качества электроэнергии и повышении надежности снабжения потребителей электроэнергией. Отметим также, что автоматизация приводит к большей простоте и удобству эксплуатации и повышает экономичность режимов работы ЭЭС.

Автоматизация начинается с применения автоматических устройств для управления отдельными объектами.

Их можно разделить на два больших класса:

1. Автоматы и автоматические системы, выполняющие определенного рода одноразовые или многоразовые операции.
2. Автоматические системы, которые в течение достаточно длительного времени нужным образом изменяют или поддерживают постоянной какую-либо физическую величину объекта управления.

В электроэнергетике к системам первого класса относятся устройства и системы автоматизации следующих видов:

Автоматическая сигнализация;
автоматическое включение синхронных машин на параллельную работу;
противоаварийная автоматика (ПА);
автоматическая частотная разгрузка (АЧР);
автоматическое повторное включение (АПВ);
автоматическое включение резерва (АВР);
автоматизированные системы диспетчерского управления электроэнергетической системой.

К автоматическим системам второго класса в электроэнергетике относятся прежде всего системы автоматического регулирования:

Напряжения генератора;
частоты вращения дизеля;
напряжения стабилизатора напряжения;
напряжения трансформатора и др.

Автоматическое регулирование в ЭЭС используется в основном для регулирования напряжения и реактивной мощности, частоты и активной мощности.

Основными задачами автоматического регулирования являются:

Обеспечение качества и заданных уровней напряжения в узлах ЭЭС и тем самым рационального распределения потоков реактивной мощности при передаче электроэнергии от источников к потребителям;
обеспечение устойчивости и работы ЭЭС в нормальных и аварийных режимах.

Производство, распределение и потребление электроэнергии происходят в основном на переменном токе. Частота генерируемого напряжения f жестко связана с угловой скоростью вращения синхронного генератора. Поэтому для обеспечения стабильности частоты f агрегаты, приводящие во вращение генераторы, снабжаются автоматическими регуляторами частоты вращения. Они, кроме задачи стабилизации частоты f , одновременно решают задачу оптимального распределения активной мощности между параллельно работающими генераторами, минимизируя затраты на производство электроэнергии.

Системы автоматизации технологических процессов

Автоматизация – одно из направлений научно-технического прогресса, находит выражение в применении саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации. Требует дополнительного применения контрольных устройств, использующих электронную технику и методы вычислений, копирующие нервные и мыслительные функции человека.

Автоматизация технологического процесса – это совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление производственным процессом без непосредственного участия человека.

Повышение эффективности производственного процесса;
Повышение безопасности производственного процесса.

Улучшение качества регулирования;
Повышение коэффициента готовности оборудования;
Улучшение эргономики труда операторов процесса.

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

Внедрения современных методов автоматизации;
внедрения современных средств автоматизации.

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса, создаётся АСУ ТП.

Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

В связи с различностью подходов различают автоматизацию следующих технологических процессов:

Автоматизация непрерывных технологических процессов (Process Automation);
Автоматизация дискретных технологических процессов (Factory Automation);
Автоматизация гибридных технологических процессов (Hybrid Automation).

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

Повышение эффективности производственного процесса;
- повышение безопасности производственного процесса.

Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:

Улучшение качества регулирования;
- повышение коэффициента готовности оборудования;
- улучшение эргономики труда операторов процесса;
- хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях.

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи внедрения современных методов и средств автоматизации. В результате автоматизации технологического процесса создается АСУ ТП.

Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления организацией.

В связи с различностью подходов выделяют:

1. автоматизацию непрерывных технологических процессов;
2. автоматизацию дискретных технологических процессов;
3. автоматизацию гибридных технологических процессов.

Автоматизированная система управления технологическими процессами осуществляет передачу производственных функций, функций контроля и управления от человека специальным автоматическим техническим устройствам, которые обеспечивают автоматизированный сбор, регистрацию, передачу и обработку информации.

Поэтому к автоматизированной системе управления производством можно отнести оборудование (станок или аппарат), линию, комплекс, соединенные собственной системой связи с контрольно-измерительными приборами, быстро и последовательно собирающими сведения об отклонении от нормы в технологическом процессе и анализирующие полученную информацию.

Системы, ответственные за решение конкретной функции оборудования, технологического процесса быстро решают, как нужно отрегулировать работу механизмов, устранить отклонения в режимах технологических процессов и т.д.

По линиям связи отдаются команды для проведения необходимой корректировки и одновременно контролируется выполнение поступивших команд.

Системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) образуют совместно с современным комплексом основных и вспомогательных агрегатов и машин автоматизированные комплексы (АК).

Проектирование систем автоматизации

Важнейшей составной частью любого современного производства и инженерных систем любого профиля является широкое внедрение автоматизации технологических систем на основе микропроцессорных контроллеров.

Использование автоматизированных систем управление технологическими процессами (АСУ ТП) позволяет:

Осуществлять наиболее совершенное управления, которое можно быстро перенастроить программным путем при изменении параметров объекта;
учитывать при управлении не только настоящее состояние объекта управления, а также его предысторию благодаря наличию памяти МПК;
рассчитывать в автоматическом режиме наиболее подходящую структуру и параметры.

В последние годы, при создании АСУ ТП на основе МПК используют методы современной теории управления сложными объектами, оценки состояния и параметров их адаптивной настройки, параметров цифровых регуляторов. Любая система существует не сама по себе, а в окружении внешней среды, которая взаимодействует с ней в целом, или с отдельными его элементами. Взаимодействие элементов системы, как из среды себя, так и с внешней средой, вносит известную неопределенность в понятие о границах системы и препятствует его локализацию. Приходится ограничивать количество связей, которые надо учитывать и отбрасывать несущественные, мало влияющие на функционирование системы. Поэтому, важнейшим шагом внедрение АСУ ТП является проектирование систем автоматизации.

Централизованная автоматизация систем теплоснабжения, водяного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, горячего и холодного водоснабжения, газоснабжения, водоотведения, электроснабжения и других инженерных магистралей требует взвешенного, обоснованного проектирования и использования качественной надежной автоматики. Основным инструментом для решения современных проблем автоматизации технологических процессов служат так называемые автоматизированные системы управления (АСУ).

Проектирование систем включает в себя следующие этапы:

1. Проектирование уровня полевого оборудования и КИП. Разработка функциональных схем автоматизации объекта; определение типов, а также мест установки датчиков и исполнительных механизмов; разработка схем шкафов автоматики; схем внешних проводок; планов трасс.
2. Проектирование уровня сбора и обработки информации, управления исполнительными механизмами. Выбор типов и состава контроллеров; разработка алгоритмов функционирования и программирование контроллеров.
3.Проектирование уровня операторских станций и сетей.

Проектирование автоматизированных рабочих мест операторов (АРМ) и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Разработка прикладного программного обеспечения операторских станций, промышленных серверов и сетевого оборудования.

Уровень сложности и масштабности систем - от автоматизации отдельных технологических установок до комплексной автоматизации всего производства.

Предусматривается выполнение полного комплекса проектных работ или его отдельных этапов:

Обследование объекта автоматизации, формирование исходных данных;
разработка концепции автоматизации, формирование технических требований;
разработка рабочих материалов для проведения тендера по выбору фирмы-поставщика базовых средств автоматизации;
разработка технического задания на создание систем автоматизации;
разработка технического проекта и рабочей документации в частях ОР, ОО, ТО, ИО, МО, ПО;
разработка сметной документации;
сопровождение экспертиз проектно-сметной документации;
авторский надзор за соблюдением проектных решений.

Системы автоматизации производства

Система автоматизированного проектирования - САПР используется проектировщиками при разработке новых изделий и технико-экономической документации. Она позволяет значительно сократить время на разработку и изготовление чертежей проекта, которые раньше выполнялись вручную, и создает возможность разработки различных вариантов проектов для последующего выбора оптимального варианта. Компьютерная система дает возможность хранить документацию в памяти компьютера и по мере необходимости получать ее для внесения в проект изменений; переносить чертежи на бумажный носитель; вести проверку ошибок.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) начали внедряться в конце 50-х гг. для технических расчетов, в 60-х гг. для проектно-конструкторских работ (ЭВМ использовалась в режиме пакетной обработки данных). Так, например, разработанные САПР технологических процессов (САПР ТП) позволяют проектировать на ЭВМ технологические процессы горячей штамповки и штампы, выдавая всю необходимую технологическую информацию. Человек участвует только в кодировании исходных данных.

Возможны два принципиально различных способа автоматизированного проектирования:

1. Синтез проектируемого объекта (конструкции, технологического процесса, цеха) применяется к заданным конкретным требованиям и технико-экономическим условиям при крупносерийном и массовом выпуске продукции (индивидуальное проектирование);
2. Поиск с использованием информационно-поисковых систем по заданным характеристикам типового или группового объекта из имеющейся в памяти ЭВМ номенклатуры объектов для предприятий с единичным, мелкосерийным и серийным характером производства (групповое или типовое проектирование).

Описание группового технологического процесса для деталей представляет собой список технологических операций (технологический маршрут) с закрепленными за каждой из них оборудованием и оснасткой. Технологический процесс для каждой конкретной детали, принадлежащей данной группе, определяется выбором из группового технологического процесса операций необходимых для изготовления этой детали. При выборе операций используют формализованные правила (условия), устанавливающие соответствие технологических, конструктивных и производственных параметров детали, с одной стороны, и операций технологического процесса, размеров и типов оснастки с другой. Такие САПР ТП предназначены в основном для предприятий с единичным и мелкосерийным производством.

На предприятиях с массовым и крупносерийным производством повышаются требования к качеству проектного решения. Даже незначительное уменьшение, например, расхода металла или трудозатрат в одном технологическом процессе дает большой экономический эффект при изготовлении сотен тысяч и миллионов деталей. При этом необходимо индивидуальное проектирование (синтез) технологического процесса и оснастки применительно к изготовляемой детали с учетом особенностей ее формы и размеров и возможностей используемого технологического оборудования, а также оптимизация проектного решения. Процесс проектирования разбивают на элементарные, но универсальные операции (элементы расчетов, принятия решений, геометрических преобразований и др.), каждая из которых уже не зависит от особенностей деталей и проектируемых процессов. Однако в совокупности комплекс элементарных операций обеспечивает принятие решения для деталей любых форм и технологических требований для выбранного класса задач.

В 70-х гг. появление мини-ЭВМ и терминалов дало возможность получать с помощью САПР ТП чертежи и графики в интерактивном режиме при небольших трудовых и финансовых затратах.

САПР позволяет ускорить процессы проектирования и повысить качество проектов, быстрее использовать новейшие достижения науки и техники, лучше удовлетворять потребности в новых изделиях.

Автоматизированная система управления производством

Автоматизированная система управления производством (АСУП) это ряд технологий, позволяющих управлять и контролировать работу производственного оборудования при помощи ЭВМ. Эта технология идет дальше обычной автоматизации в основном за счет обеспечения гибкости производственного процесса. Компьютер может передать на управляемую им единицу оборудования новый набор команд и изменить выполняемую оборудованием задачу.

Первые автоматизированные системы планирования – системы планирования материальных ресурсов(Manufacturing Resources Planning), MRP-системы – появились в США в 60-е годы, и до настоящего времени не потеряли своей актуальности. В это время лидерство американской промышленности было безусловным. Однако появление сильной конкуренции со стороны Европы и Японии требовало соответствующих решений.

Проблема наличия необходимых материалов и комплектующих в нужное время, в нужном месте и в нужном количестве особенно актуальна для массовых сборочных производств, где простои конвейера недопустимы.

Методология MRP и соответствующие программные решения разрабатывались специально под производства, использующие систему КАНБАН или just-in-time.

Данная методология служит для реализации следующих целей:

Минимизация запасов на складах сырья и готовой продукции;
оптимизация поступления материалов и комплектующих в производство и исключение простоев оборудования из-за не прибывших вовремя материалов и комплектующих.

Следует понимать, что MRP – это методология, на практике представляющая собой компьютерную программу.

В настоящее время для планирования ресурсов предприятий с серийным производством используется подход, получивший название MRP II– планирование производственных ресурсов.

Ядром системы является методика планирования потребностей в материалах MRP (Material Requirements Planning).

АСУП, претендующая на звание MRP II-системы, должна соответствовать требованиям документа «MRP II Standard System», который разработан Американским обществом по контролю за производством и запасами (American Production and Inventory Control Society APICS) и содержит описание 16 групп функций, которые должна поддерживать АСУП. Уровень поддержки делится на обязательный и необязательный (опциональный).

Основная задача АСУП это управления всеми составными частями производства, то есть управление основным используемым при обработке оборудованием ГПС (основное оборудование ГПС это станки оснащенные системой ЧПУ), а также дополнительным (к вспомогательному, но не менее важному оборудованию ГПС можно отнести различное технологическое оснащение, необходимое для выполнения определенной операции технологического процесса обработки детали, промышленных роботов, роботов транспортеров и т.д.). «Технологическим процессом» называется часть «производственного процесса» (производственный процесс начинается с обработки заготовки и заканчивается сборкой деталей в узлы) содержащая действия (совокупность операций и переходов, выполняющихся в определенной последовательно) по изменению состояния предмета производства (заготовки), технологический процесс связан непосредственно с изменением размеров, формы и свойств материала обрабатываемой заготовки.

По степени автоматизации АСУП подразделяют на:

Автоматические (полностью автоматика, без участия человека-оператора);
автоматизированные (автоматика с участием человека-оператора, дополняющего работу АСУП).

АСУП можно разделить на несколько уровней, их число зависит от исполнения ГПС:

На внешнем уровне находится устройство управления станком, роботом, транспортом;
следующий уровень представляет собой концентратор каналов связи от устройств нижнего уровня, который может быть выполнен в виде микро ЭВМ;
третий уровень, это система управления ГПС;
четвертый – система управления заводом.

Основные функции АСУП:

Управление транспортными перемещениями;
наблюдение за всем производственным процессом;
вывод данных на печать;
вывод информации на монитор;
сигнализирование при необходимости в случае аварийной ситуации;
технологическая подготовка производства;
управление технологическим процессом производства;
управление инструментальным обеспечением;
оперативное планирование.

Состоит АСУП из средств вычислительной техники - управляющих ЭВМ, связанных в единый комплекс с помощью интерфейсных устройств и линий передачи данных, и программного обеспечения, предназначенного для управления отдельными единицами автоматизированного оборудования всех подсистем и системы в целом. Она базируется на использовании оборудования с ЧПУ, ГПМ. Программное управление автоматизированных систем технического оборудования основывается на применении программы, определяющей порядок действий с целью получения требуемого результата. Вычислительные машины, устройства сопряжения с объектами и передачи данных являются аппаратурными средствами системы управления ГПС, функционирующими под управлением программных средств.

В состав АСУ ГПС входят следующие подсистемы:

Подсистема УТСС (подсистема АСУП, необходимая для управления транспортно-складской системой);
- подсистема УТПП (подсистема АСУП, осуществляющая управление технологическим процессом производства);
- подсистема ТПП (подсистема АСУП, осуществляющая технологическую подготовку производства);
- подсистема УИО (подсистема АСУП, для управления инструментальным обеспечением);
- подсистема ОКП (подсистема АСУП, осуществляющая оперативно-календарное планирование).

Автоматизация инженерных систем

Комплекс решений по автоматизации и диспетчеризации инженерных систем предназначен для целого ряда объектов. В первую очередь, это офисные и административные здания. Во-вторую, но не в последнюю - центры обработки данных, торгово-развлекательные центры, спортивные сооружения, промышленные объекты, жилые здания и другие строения. Использование систем автоматизации и диспетчеризации позволяет повысить интеллектуальный уровень любого объекта.

Системы служат для решения следующих задач:

Управление и контроль состояния всех инженерных систем и оборудования объекта из единого центра;
создание максимально комфортных условий для работы и проживания;
сокращение издержек на эксплуатацию объекта за счет внедрения энергоэффективных решений и уменьшения затрат на потребление энергии (электричества, тепла, воды, газа);
поддержка устойчивого развития здания.

В жилых помещениях и нежилых зданиях существуют различные инженерные системы, которые каждый день потребляют энергетические ресурсы, такие как электроэнергия, газ и вода.

В большинстве домов все системы работают автономно, не пересекаясь друг с другом. Однако все чаще при помощи новейших технологий проводится автоматизация и диспетчеризация инженерных систем зданий, которая позволяет связать все установки в одну систему и наладить ее удобное управление.

Одним из самых ярких примеров таких технологий является «Умный дом», о котором наверняка слышали потребители, которые интересуются инновациями. Чтобы понять, для чего разрабатываются подобные проекты, стоит изучить их характеристики и возможности.

Где может использоваться автоматизация инженерных систем зданий

Любое здание, в котором используются бытовые приборы, инженерные установки и другая техника различного рода, могут быть подключены к единой системе. Это значит, что не только жилые дома, но и офисные помещения, производственные мощности, административные здания и всевозможные строения можно сделать более удобными в плане эксплуатации.

Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем зданий помогает значительно повысить комфорт их использования и безопасность людей, поскольку система самостоятельно решает большинство вопросов, связанных с повышением риска. На данный момент в России такие технологии в основном находят свое применение в жилых домах, но очень вероятно, что скоро они будут внедрены и в другие сферы, поскольку на это есть очень весомые причины.

Что дает автоматизация инженерных систем зданий:

Минимизацию участия человека в управлении любыми частями системы;
Повышение безопасности;
Снижение затрат на обслуживание всех частей системы;
Возможность удаленного доступа к работе всего оборудования и контроля над ним;
Повышение уровня комфорта.

Прежде чем соединить все используемые в помещении коммуникации в одну сеть, стоит тщательно проверить их исправность и надежность. Внедрение таких инноваций лучше всего осуществлять на этапе строительства или капитального ремонта помещений, поскольку только в таком случае можно быть уверенными, что все инженерные установки работают в штатном режиме и не потребуют замены в ближайшем будущем.

Далее оцениваются все параметры жилого, муниципального или коммерческого помещения, важно учитывать малейшие нюансы, которые могут повлиять на работу систем. После проведения всех экспертных проверок составляется план работ по установке высокотехнологического оборудования, программного обеспечении и различных датчиков.

После монтажа системы проводится ее испытание и так называемое обучение. Поскольку умный дом самостоятельно контролирует расходы энергоресурсов и полностью обеспечивает безопасность людей, которые в нем находятся, ему нужно время на изучение нагрузки на определенные инженерные установки в то или иное время суток и график работы людей.

После получения полного пакета данных система самостоятельно составляет наиболее оптимальный алгоритм работы.

Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем зданий может проходить комплексно или в несколько этапов.

Кроме повышения уровня комфорта и безопасности владельцы зданий, которые оснащены автоматическими системами диспетчеризации, получают и дополнительные выгоды в виде понижения коммунальных платежей.

Поскольку все инженерные системы интегрируются между собой и составляется наиболее выгодный алгоритм использования всех ресурсов, автоматически снижается уровень оплаты за использование электроэнергии, газа и воды. Также автоматизация и диспетчеризация инженерных систем зданий дает возможность следить за работой всех коммуникаций в удаленном режиме и контролировать ее.

К примеру, можно зайти на специальный сайт своего дома и проверить, не остались ли включенными бытовые приборы после ухода на работу, и если система не выключила их самостоятельно, что маловероятно, то можно в удаленном режиме дать ей эту команду.

Соединить все инженерные системы в один комплекс могут только грамотные специалисты, которые знают, как правильно составлять проекты по проведению работ такого типа и внедрять их в жизнь. Чаще всего этим занимаются специальные компании, которые имеют лицензии, подтверждающие их компетентность в данной области.

Только профессионалы высокого класса могут подобрать наиболее корректное оборудование и программное обеспечение, которое поможет без усилий управлять всеми частями системы, и гарантировать ее надежность и длительный срок эксплуатации.

Автоматизация информационных систем

Цель автоматизации информационных процессов - повышение производительности и эффективности труда работников, улучшение качества информационной продукции и услуг, повышение сервиса и оперативности обслуживания пользователей. Автоматизация базируется на использование средств вычислительной техники (СВТ) и необходимого ПО.

Основные задачи автоматизации информационных процессов заключаются в:

1) сокращении трудозатрат при выполнении традиционных информационных процессов и операций;
2) устранении рутинных операций;
3) ускорении процессов обработки и преобразования информации;
4) расширении возможностей осуществления статистического анализа и повышении точности учетно-отчетной информации;
5) повышении оперативности и качественного уровня обслуживания пользователей;
6) модернизации или полной замене элементов традиционных технологий;
7) расширении возможностей организации и эффективного использования информационных ресурсов за счет применения НИТ (автоматическая идентификация изданий, настольные издательские системы, сканирование текстов, СD и DVD, системы теледоступа и телекоммуникаций, электронная почта, другие сервисы Интернета, гипертекстовые, полнотекстовые и графические машиночитаемые данные и др.);
8) облегчении возможностей широкого обмена информацией, участия в корпоративных и других проектах, способствующих интеграции и т.п.

Автоматизированная система - это система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая автоматизированную технологию выполнения установленных функций.

Автоматизированная система (АС) состоит из взаимосвязанной совокупности подразделений организации и комплекса средств автоматизации деятельности, и реализует автоматизированные функции по отдельным видам деятельности. Разновидностью АС являются информационные системы (ИС), основной целью которых является хранение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам.

ИС - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

При этом автоматизированные информационные системы (АИС) являются областью информатизации, механизмом и технологией, эффективным средством обработки, хранения, поиска и представления информации потребителю. АИС представляют совокупность функциональных подсистем сбора, ввода, обработки, хранения, поиска и распространения информации. Процессы сбора и ввода данных необязательны, поскольку вся необходимая и достаточная для функционирования АИС информация может уже находиться в составе её БД.

Под базой данных (БД) обычно понимают именованную совокупность данных, отображающую состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

База данных – это совокупность размещаемых в таблицах однородных данных; это и именованную совокупность данных, отображающую состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Управляют информационными процессами в БД с помощью СУБД (систем управления базами данных).

Совокупность баз данных обычно называют банком данных. При этом банк данных представляет собой логическую и тематическую совокупность баз данных.

Автоматизированная информационная система (Automated information system, AIS) - это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения и (или) управления данными и информацией, а также для производства вычислений.

Основная цель АИС - хранение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам для наиболее полного удовлетворения информационных запросов большого числа пользователей. К основным принципам автоматизации информационных процессов относят: окупаемость, надежность, гибкость, безопасность, дружественность, соответствие стандартам.

Выделяют четыре типа АИС:

1) Охватывающий один процесс (операцию) в одной организации;
2) Объединяющий несколько процессов в одной организации;
3) Обеспечивающий функционирование одного процесса в масштабе нескольких взаимодействующих организаций;
4) Реализующий работу нескольких процессов или систем в масштабе нескольких организаций.

При этом наиболее распространенными и перспективными считаются: фактографические, документальные, интеллектуальные (экспертные) и гипертекстовые АИС.

Для работы с АИС создают специальные рабочие места пользователей (в том числе работников), получившие название "автоматизированное рабочее место" (АРМ).

АРМ - комплекс средств, различных устройств и мебели, предназначенных для решения различных информационных задач.

Общие требования к АРМ: удобство и простота общения с ними, в том числе настройка АРМ под конкретного пользователя и эргономичность конструкции; оперативность ввода, обработки, размножения и поиска документов; возможность оперативного обмена информацией между персоналом организации, с различными лицами и организациями за ее пределами; безопасность для здоровья пользователя. Выделяют АРМ для подготовки текстовых и графических документов; обработки данных, в том числе в табличной форме; создания и использования БД, проектирования и программирования; руководителя, секретаря, специалиста, технического и вспомогательного персонала и другие. При этом в АРМ используются различные операционные системы и прикладные программные средства, зависящие, главным образом, от функциональных задач и видов работ (административно-организационных, управленческих и технологических, персонально-творческих и технических).

АИС можно представить как комплекс автоматизированных информационных технологий, составляющих ИС, предназначенную для информационного обслуживания потребителей.

АИС могут быть достаточно простыми (элементарные справочные) и сложными системами (экспертные и др., предоставляющие прогностические решения). Даже простые АИС имеют многозначные структурные отношения между своими модулями, элементами и другими составляющими. Это обстоятельство позволяет отнести их к классу сложных систем, состоящих из взаимосвязанных частей (подсистем, элементов), работающих в составе целостной сложной структуры.

Автоматизация технических систем

Автоматизация управления основывается на ряде принципов организации управления, которые можно разбить на четыре основных группы.

К первой группе можно отнести принципы организации производственного процесса. Эта группа принципов отвечает на вопрос: «Как управлять?».

При автоматизированном управлении производством действуют также принципы, определяющие организацию и функционирование АСУ). Эта группа принципов отвечает на вопрос: «Как организовать автоматизированное управление?»

Автоматизация управления стала возможной благодаря наличию современных технических средств, математического и организационного обеспечения, а также благодаря гибкости производственной информации. Это позволяет выделить группу принципов, определяющих возможность создания АСУ. Эта группа принципов отвечает на вопрос: «На чем основано автоматизированное управление?».

Процессы создания АСУ - от проектирования до внедрения - характерны наличием своих собственных принципов. Эта группа принципов отвечает на вопрос: «Как создавать автоматизированное управление?».

Третья и четвертая группа принципов будет последовательно рассматриваться во всех разделах данного курса. Первую и вторую группы принципов кратко изложим в настоящем разделе.

Принципы организации производственного процесса

Эти принципы определяют рациональное сочетание в пространстве и во времени всех основных, вспомогательных и обслуживающих процессов.

Принцип специализации. Специализация обусловливает выделение и обособление отраслей, предприятий, цехов, участков, линий и т. д., изготавливающих определенную продукцию или выполняющих определенные процессы. Уровень специализации предприятий и подразделений определяется сочетанием двух основных факторов - объемом производства и трудоемкостью продукции. На специализацию в значительной степени влияет стандартизация и нормализация, которые могут повысить масштабы производства однородной продукции. Специализация в целом отличается большой экономической эффективностью.

Соблюдение принципа специализации состоит в закреплении за каждым производственным подразделением, за каждым участком, вплоть до рабочего места, ограниченной номенклатуры работ, минимально возможного числа различных операций.

Принцип пропорциональности. Все производственные подразделения основных и вспомогательных цехов обслуживающих хозяйств, участков, линий, группы оборудования и рабочие места должны иметь пропорциональную производительность в единицу времени. Пропорциональные производственные возможности позволяют при полном использовании оборудования и площадей обеспечить равномерный выпуск комплектной продукции.

Несоблюдение принципа пропорциональности приводит к появлению "узких мест" и диспропорций, когда объем продукции или услуг тех или иных подразделений оказывается недостаточным для выполнения производственных заданий и тормозит дальнейшее развитие производства.

Принцип параллельности. Параллельное (одновременное) выполнение отдельных частей производственного процесса, этапов, фаз, операций расширяет фронт работ и резко сокращает длительность производственного цикла. Параллельность проявляется во многих формах - в структуре технологических операций, в совмещении основных и вспомогательных операций, в одновременном выполнении нескольких технологических операций и т. п.

Принцип прямоточности. Изделие, изготавливаемое предприятием, в процессе производства следует пропускать по всем фазам и операциям производственного процесса - от запуска исходного материала до выхода готовой продукции по кратчайшему пути без встречных и возвратных движений.

Соблюдение этого принципа реализуется в расположении зданий, сооружений, цехов, станков и в построении технологического процесса. Вспомогательные подразделения и склады размещаются возможно ближе к обслуживаемым ими основным цехам.

Принцип непрерывности. Перерывы в производстве необходимо устранять или уменьшать. Это относится ко всем перерывам, в том числе внутри операционным, междуоперационным, внутрисменным, междусменным. Машины или системы машин тем совершеннее, чем выше степень непрерывности их рабочего процесса. Организация производственного процесса тем совершеннее, чем выше степень достигнутой в нем непрерывности.

Принцип ритмичности. Производственный процесс должен быть так организован, чтобы в равные интервалы времени выпускались равные или возрастающие количества продукции и через эти интервалы времени повторились все фазы и операции процесса. Различают ритм запуска (в начале процесса), операционный ритм (промежуточный) и ритм выпуска продукции. Ведущим ритмом является последний.

Создание АСУ ТП должно быть направлено на соблюдение принципов организации производственного процесса. Функционирование АСУ ТП должно обеспечивать соблюдение принципов непрерывности и ритмичности.

Принципы организации автоматизированного управления

Эти принципы определяют технологию управления в условиях АСУ.

Повышение экономической эффективности производства является первым общим принципом автоматизации управления. При несоблюдении этого принципа автоматизация становится неэкономичной, нецелесообразной.

Общее упорядочение является вторым общим принципом автоматизации управления. В процессе создания АСУ ТП и при ее функционировании на предприятии происходят интенсивные процессы упорядочения. Упорядочивается все - технология и процессы управления, структура и потоки информации, методы управления и обязанности должностных лиц, в результате чего организация производства поднимается на более высокий качественный уровень.

Принцип соответствия - третий общий принцип автоматизации управления. Он является частным проявлением системного подхода и означает, например, гармоничное соответствие между потребностями автоматизируемого объекта и возможностями АСУ ТП.

Принцип единообразия является четвертым общим принципом. Он означает унификацию и стандартизацию элементов АСУ ТП. Унификация элементов АСУ ТП упрощает и удешевляет процессы проектирования, процессы эксплуатации и облегчает преемственность при создании новых АСУ.

Система автоматизации учета

При автоматизации не отдельных направлений, а всей деятельности организации в целом целесообразным является применение систем комплексной автоматизации. Учет продаж является одной из составляющих бухгалтерского учета на предприятиях торговли, поэтому необходимо провести анализ существующих пакетов прикладных программ бухгалтерского и оперативного учета.

Среди представленных на российском рынке систем автоматизации торговли можно отметить предложения фирм «1С» («1С:Торговля»), «Информационные системы и технологии» (система «Аспект»), «Галактика-Магазин» (система «Галактика»), «Сбыт и торговля» (система «Флагман»), «Парус», «Мета» (Комплекс автоматизации в розничной торговле), «Интеллект-Сервис». Рассмотрим наиболее представительные из них.

Система автоматизации «1С:Торговля и склад»

«1С: Торговля и склад» представляет собой компоненту «Оперативный учет» системы «1С:Предприятие» с типовой конфигурацией для автоматизации складского учета и торговли.

Компонента «Оперативный учет» предназначена для учета наличия и движения материальных и денежных средств. Она может использоваться как автономно, так и совместно с другими компонентами «1С: Предприятия».

«1С: Торговля и склад» предназначена для учета любых видов торговых операций. Благодаря гибкости и настраиваемости, система способна выполнять все функции учета - от ведения справочников и ввода первичных документов до получения различных ведомостей и аналитических отчетов.

Функциональные и сервисные возможности системы включают:

Усовершенствованный механизм назначения цен.
- Операция «быстрой продажи», позволяющая выполнить автоматическое формирование и печать необходимого пакета документов при продаже группы товаров.
- Групповые обработки справочников и документов.
- Автоматическое начальное заполнение документов.
- Возможность детализации взаиморасчетов с контрагентами в разрезе договоров.

«1С: Торговля и склад» автоматизирует работу на всех этапах деятельности предприятия.

Типовая конфигурация системы позволяет:

Вести раздельный управленческий и финансовый учет;
- вести учет от имени нескольких юридических лиц;
- вести партионный учет товарного запаса с возможностью выбора метода списания себестоимости (FIFO, LIFO, по средней);
- вести раздельный учет собственных товаров и товаров, взятых на реализацию;
- оформлять закупку и продажу товаров;
- производить автоматическое начальное заполнение документов на основе ранее введенных данных;
- вести учет взаиморасчетов с покупателями и поставщиками, детализировать взаиморасчеты по отдельным договорам;
- формировать необходимые первичные документы;
- оформлять счета-фактуры, автоматически строить книгу продаж и книгу покупок;
- выполнять резервирование товаров и контроль оплаты;
- вести учет денежных средств на расчетных счетах и в кассе;
- вести учет товарных кредитов и контроль их погашения;
- вести учет переданных на реализацию товаров, их возврат и оплату.

В «1С: Торговля и склад» возможно:

Задание для каждого товара необходимого количества цен разного типа, хранение цены поставщиков, автоматический контроль и оперативное изменение уровня цен;
- работа со взаимосвязанными документами;
- выполнение автоматического расчета цен списания товаров;
- быстрое внесение изменений с помощью групповых обработок справочников и документов;
- ведение учета товаров в различных единицах измерения, а денежных средств - в различных валютах;
- получение самой разнообразной отчетной и аналитической информации о движении товаров и денег;
- автоматическое формирование бухгалтерских проводкок для 1С:Бухгалтерии.

«1С: Торговля и склад» может быть адаптирована к любым особенностям учета на конкретном предприятии.

В состав системы входит Конфигуратор, который позволяет при необходимости настроить все основные элементы системы:

Редактировать существующие и создавать новые необходимые документы любой структуры;
- изменять экранные и печатные формы документов;
- создавать журналы для работы с документами и произвольно перераспределять документы по журналам для эффективной работы с ними;
- редактировать существующие и создавать новые справочники произвольной структуры «1С:Торговля и склад» содержит разнообразные средства для связи с другими программами.

Возможность импорта и экспорта информации через текстовые файлы позволит обмениваться данными практически с любой программой.

«1С:Торговля и склад» обеспечивает работу с торговым оборудованием: контрольно-кассовыми машинами, чековыми принтерами, сканерами и принтерами штрих-кодов, электронными весами, терминалами сбора данных, дисплеями покупателя и другими видами оборудования.

«Интеллектуальное» взаимодействие с торговым оборудованием позволяет, например, заполнять документы путем считывания штрих-кодов товаров сканером.

Система автоматизации учета торговли «Галактика – Магазин»

Система автоматизации учета торговли «Галактика - Магазин» предназначена для ведения оперативного учета товародвижения, для ведения бухгалтерского учета для розничной продажи через торговый зал.

Данный программный комплекс является универсальным - он может применяться как для автоматизации небольших магазинов, так и для организации сети крупных супермаркетов.

Конфигурация реализована на основе КИС «Галактика-Старт», следовательно:

Имеет невысокую стоимость и при этом обладает широким функционалом;
- поддерживает все нормативные документы;
- функциональные возможности системы позволяют автоматизировать основные учетные задачи предприятия – от управления снабжением и сбытом до расчета заработной платы;
- при дальнейшем развитии, предприятие получает возможность перейти на КИС «Галактика» без проблем переноса БД;
- головное предприятие, выбравшее КИС «Галактика», организует межофисный обмен с сетью своих магазинов, используя лишь накладные и прайс-листы.

«Галактика-Магазин» применяется и в том случае, если для небольших магазинов используется один ПК и для работы торгового зала, и для ведения бухгалтерии (причём выключение ПК не влияет на работу кассира).

Основные функциональные особенности системы включают:

Учет остатков товаров на складах предприятия и в торговых залах;
- контроль сроков реализации товаров;
- контроль минимальных остатков товаров на складах;
- анализ скорости продаж товаров и групп товаров;
- контроль за работой продавцов-кассиров;
- контроль суммового выражения остатков в отделе продаж;
- ведение взаиморасчетов с поставщиками;
- автоматический учет торговой деятельности на реализации;
- возможность постепенного внедрения системы на предприятии розничной торговли;
- поддержка работы с широким спектром торгового оборудования;
- возможность использования единой базы данных на распределенных предприятиях розничной торговли.

Все это позволяет увеличить скорость обслуживания покупателей, гарантирует отсутствие ошибок при вводе данных на ККМ, оперативно отслеживать наличие и движение товарно-материальных ценностей и делать своевременные заказы.

Использование решения «Галактика-Магазин» позволяет идентифицировать поступившие на предприятие товарно-материальные ценности по штрих-коду, передавать сведения об имеющихся товарно-материальных ценностях в память контрольно-кассовых машин и считывать из них сведения о продажах, формировать документы на их реализацию покупателям, производить инвентаризацию, формировать отчеты по итогам продаж. С системой «Галактика-Магазин» предприятие сможет работать в едином информационном пространстве, что поможет оптимизировать управление всем предприятием и повысить его конкурентоспособность.

Подсистема «Сбыт и торговля» информационной системы «Флагман»

Подсистема «Сбыт и торговля» корпоративной информационной системы «Флагман» предназначена для автоматизации работы сбытовых служб производственных предприятий и предприятий сферы торговли. Основные функции - формирование портфеля заказов на поставку продукции и услуг, учет отгрузки и реализации продукции и услуг, резервирование товаров.

К основным задачам подсистемы относят:

Учет остатков и движения готовой продукции и товаров;
- учет реализации продукции, товаров и услуг.

В системе учитываются допустимые сроки хранения и реализации продукции. Поддерживаются операции с наличными запасами, с оптимальными объемами запасов, осуществляется расчет дефицитных и сверхнормативных позиций. В рамках подсистемы поддерживаются операции резервирования товаров, осуществляются текущие операции по сбыту и реализации продукции. Ведется история цен.

В подсистеме реализованы различные цепочки бизнес-логики: от формирования портфеля заказов до выпуска и отгрузки продукции по этим заказам. Подсистема предоставляет возможность ведения договоров, графиков отгрузки продукции и поступления оплаты. На основании договоров, заявок формируется портфель заказов, производится выписка счетов, распоряжений на отгрузку. Подсистема «Сбыт и торговля» может работать совместно с подсистемами «Маркетинг», «Технико-экономическое планирование», «Календарное планирование», «Бухгалтерский учет» и «Складской учет». В состав подсистемы частично включены функции подсистем «Договоры и взаиморасчеты» и «Складской учет». В качестве самостоятельного программного блока реализуются функции розничной торговли, с возможностью применения кассовых аппаратов.

Системы диспетчеризации и автоматизации

Автоматизация зданий - одно из важнейших направлений в области строительства и управления инженерными системами. Применение системы автоматизации зданий позволяет повысить эффективность работы осветительного и обогревательного оборудования, вентиляции и кондиционирования, водоснабжения. Два основных аспекта предопределили рост популярности комплексных решений для обеспечения автоматизированного управления инженерными системами жилых и административных зданий: ужесточение требований к энергоэффективности зданий, и повышение уровня индивидуального комфорта.

Система автоматизации зданий снижает расход энергетических ресурсов (электричества, различных видов топлива), необходимых для обеспечения отопления и горячего водоснабжения, повышает эффективность работы инженерных систем в условиях аварийных ситуаций. Это положительно сказывается на безопасности функционирования здания, делает пребывание в здании более комфортным за счет улучшенного контроля за температурой в помещениях, за режимом вентиляции и кондиционирования. Интеграция и оптимизация работы всех инженерных компонентов (систем безопасности, жизнеобеспечения, коммуникации) - вот основная функция автоматизированных решений для управления зданием. Диспетчеризация инженерных систем является необходимым этапом при построении автоматической системы управления зданием.

Понятие диспетчеризации включает в себя организацию постоянного наблюдения за работой различных подсистем в режиме реального времени. Посредством диспетчеризации инженерных систем осуществляется удаленный контроль и управление различными процессами, изменение рабочих параметров тех или иных устройств и компонентов, передача данных об их состоянии и ведение протоколов и баз данных со сведениями об их работе.

Обзор литературы по данной тематике показал актуальность темы на сегодняшний день. Автоматизация и диспетчеризация зданий призвана обеспечить контроль над автономно работающим оборудованием, объединив его в единый инженерный комплекс и предельно минимизировав “человеческий фактор”.

Исходя из анализа статей по данной проблеме, на сегодняшний день в нашей стране ведется крупномасштабная работа по экономии всех видов энергоресурсов. Постоянный рост цен заставляет искать эффективные методы экономии.

Так же было выявлено, что в настоящее время с целью увеличения позитивного эффекта комплексной автоматизации зданий разрабатывается алгоритмы взаимосвязанной автоматизации разных инженерных систем. Например, взаимодействие систем автоматизации климата и вентиляции позволяет увеличить эффект энергосбережения и комфортных условий в здании. Интеграция систем видеонаблюдения и охранной сигнализации повышает уровень безопасности здания.

Однако автоматизация имеет ряд негативных эффектов:

1. Автоматизация приводит к появлению большого количества узлов, а как следствие и увеличение возможных точек отказа и неисправностей.
2. Усложнение конструкций требует повышения квалификации персонала.
3. Дороговизна внедрения систем автоматизации и диспетчеризации.

Основной причиной описанных негативных факторов является отсутствие единых средств взаимодействия оборудования.

К сожалению, проанализировав рынок разработок, мы имеем, что область внедрения комплексных систем автоматизации ограничена элитным строительством. Из-за данной проблемы внедрение энергосберегающих методов управления коммунальным хозяйством большинства объектов невозможно по экономическим соображениям.

На сегодняшний день в современных зданиях системы автоматизации и диспетчеризации играют одну из главных ролей, они связывают все инженерные сети. В данной статье приводится обзор существующих функций автоматизации инженерных систем.

Функции автоматизации и диспетчеризации инженерных систем

Функциональное назначение любого здания - быть укрытием от внешней среды, создавать комфортные условия для пребывания человека. Чтобы условия были комфортными, помимо стен и крыши нужно обеспечить должное количество воздуха (вентиляцию) и его качество (отопление, кондиционирование). Также необходимо обеспечить освещение, бесперебойное электроснабжение и т. д. Таким образом, у нас получается современное здание, насыщенное всевозможными инженерными системами. Для управления этими системами было бы необходимо большое количество обслуживающего персонала, если бы не автоматика.

В последнее время системы автоматизированного управления перестали быть чем-то диковинным. Вне зависимости от области применения целью внедрения таких систем являются снижение эксплуатационных расходов, обеспечение важной информацией, повышение безопасности и комфорта.

Для того чтобы оценить, как сильно изменились возможности в области автоматизации и диспетчеризации за последние годы и как они еще поменяются, важно осознать значение некоторых технологических прорывов, которые произошли за последнее время. Прогресс не стоит на месте, и предсказать, как далеко они уйдут вперед крайне сложно.

Правда, на пути прогресса оказалось немало препятствий. Среди них: автономные системы автоматизации различного применения, сходные по управляющим функциям системы различных производителей были, как правило, несовместимы между собой. Фирмы-разработчики использовали свои закрытые коммуникационные протоколы и не предусматривали интерфейсов для взаимодействия с системами других производителей. Являясь собственностью отдельных компаний, соответствующие продукты и технологии автоматизации с трудом поддавались интеграции друг с другом. Для решения этой проблемы требовались дорогостоящие технические решения, связанные с написанием нового программного обеспечения. Таким образом, в определенный момент на рынке сложились объективные предпосылки для успешного внедрения новых подходов в области автоматизации.

Под автоматизацией обычно понимают интеграцию в единую систему управления зданием следующие системы:

Систему отопления, вентиляции и кондиционирования;
- Охранно-пожарную сигнализацию;
- Систему видеонаблюдения;
- Сети связи;
- Систему электропитания;
- Систему освещения;
- Механизацию здания;
- Телеметрию (удаленное слежение за системами);
- IP-мониторинг объекта (удаленное управление системами по сети).

На сегодняшний день технологии позволяют строить домашнюю автоматизацию покомпонентно, т. е. выбирать только те функции, которые действительно необходимы в зависимости от потребностей каждого человека.

В функции автоматизации здания входит:

Управление светом. Позволяет пользователю создавать световые сценарии неограниченного числа источников света;
- Управление микроклиматом. Система поддерживает температуру помещения на заданном уровне;
- Управление системой отопления;
- Управление системой охраны;
- Эффект присутствия.

Энергосбережение с помощью средств автоматизации

Энергосбережение за счет снижения эксплуатационных расходов зданий и сооружений становится мировым трендом. Сегодня на здания в среднем приходится около 40 % потребляемой первичной энергии и 67 % вырабатываемого электричества. Кроме того, они несут ответственность за 35 % выбросов углекислого газа.

Разумеется, повышение энергетической эффективности объекта - комплексная задача для всех участников строительства: архитекторов, конструкторов, проектировщиков, инженеров.

При проектировании энергоэффективного здания принимается во внимание его ориентация по сторонам света с учетом солнечной радиации, ветровой нагрузки, влажности и освещенности, конструктивные особенности ограждающих конструкций, теплоизоляция стен, использование энергосберегающего инженерного оборудования. Но автоматизированное управление инженерными системами позволяет достичь максимального результата при сравнительно небольших затратах.

Автоматизация зданий - быстро развивающаяся, но сравнительно молодая область техники, поэтому здесь, особенно на уровнях управления инженерными системами и системами жизнеобеспечения, практически ещё нет устоявшихся технических решений, выходящих за рамки частных решений отдельных фирм.

Внедрение автоматической системы управлением зданием позволит серьезно снизить расходы на содержание здания, обеспечит комплексную защиту жизни и здоровья людей, предотвращение серьезных аварий, значительное снижение ущерба от них, обеспечит комфортные условия проживания. Все это говорит об эффективности внедрения системы, особенно в современном мире.

Системы автоматизации зданий

Системы автоматизации зданий и операторы, управляющие ими, заботятся о максимальной оптимизации функционирования и эксплуатации здания, о наибольшей экономичности, экологичности и, следовательно, о снижении расходов по его обслуживанию. Система автоматизации надежно следит за выполнением алгоритмов работы климатического оборудования.

Функциональное назначение системы автоматизации - оптимизация жизнеобеспечения здания, продление срока его службы, ограничение максимальных нагрузок по энергопотреблению, а также информирование владельца здания о тенденциях эксплуатации оборудования, действующих параметрах и изменениях их состояний.

Решение этих задач возложено на систему автоматизации зданий, без которой работу инженерного оборудования здания нельзя было бы оптимизировать.

Система автоматизации зданий располагает инструментами, необходимыми для отслеживания потребления зданием энергии и коммунальных расходов, для мониторинга экологического состояния здания, неисправностей в работе инженерного оборудования и ведения отчетности о событиях. Одновременно система автоматизации здания служит механизмом для его управления, анализируя текущее состояние и пути его оптимизации.

Если такая система соответствует международным стандартам DIN EN ISO 16484, она может быть названа системой автоматизации зданий, (DIN EN ISO 16484-2, 3.31).

Прежде чем мы перейдем к BACnet, его характерным особенностям и достоинствам, необходимо понимать, что скрывается внутри системы автоматизации здания. Не стоит рассматривать автоматизацию здания как самостоятельное явление, ведь это всего лишь скрытый механизм здания.

Автоматизация зданий (Building Automation) отличается от домашней автоматизации (Home Automation) и промышленной автоматизации специфической областью применения, и в частности, протоколом обмена данными - BACnet.

Для автоматизации в промышленности или домашней автоматизации используется большое количество различных протоколов, в то время как автоматизация зданий базируется на одном единственном унифицированном протоколе, утвержденном международным стандартом DIN EN ISO 16484. Для тех, кто строит здания и инвестирует средства в их строительство, этот стандарт означает надёжность капиталовложений. Конечно, для отдельных задач существуют специальные протоколы, которые интегрируются в систему автоматизации здания. Среди них можно отметить протоколы: KNX (EIB) для инженерных систем здания, LonMark для комплексной автоматизации помещений, M_Bus для измерения потребления энергоресурсов и биллинговых систем, а также PROFIBUS или MODBUS и другие протоколы. Все они осуществляют целенаправленный обмен информацией и с течением времени совершенствуются и развиваются.

Системы освещения, охранной сигнализации, видеонаблюдения, общего энергообеспечения ориентированы на интеграцию в единую систему BACnet, где совместными усилиями экспертов разрабатываются правила общей работы различных подсистем и оборудования (interoperablity).

В последнее время часто используется понятие «открытая система». Как показывает опыт, для рационального взаимодействия различных частей системы методология коммуникации необходима (например, протокол обмена данными через шину), но ее явно недостаточно. В действительности различные механизмы, системы и приборы должны в первую очередь не просто общаться друг с другом, но и быть настроены на совместную работу. При этом другие варианты выбора, кроме международного стандарта BACnet, принципиальное теряют в своей «открытости». Максимально слаженное функционирование и совместимость различных частей и уровней системы в обозримом будущем возможно только внутри систем одного производителя от известных брендов. Единая система «подключи и работай» остается пока еще утопией (даже с унифицированным протоколом).

Мультивендорные проекты автоматизации зданий, в которых участвуют различные производители автоматики, требуют однозначных и ясных условий координации совместной работы их оборудования, функционирования и обслуживания, поскольку поставщики разных частей и оборудования одной системы порой не заключают никаких контрактов или соглашений между собой, а только с Заказчиком, которых строит здание.

Системная интеграция

Уже на этапе проектирования здания закладываются решения по интеграции разных частей системы, выясняется их совместимость. Здесь особая роль отводится стандарту, посвященному функциям системы автоматизации здания, из которых могут быть скомбинированы специфические решения для данного проекта, а уже на их основе ведется дальнейшее совершенствование системы. При этом не надо будет «изобретать колесо» заново.

Нормированные функции системы автоматизации здания позволяют эффективно взаимодействовать проектировщикам и тем, кто будет реализовывать проект (функции системы автоматизации здания собраны в стандарте Союза немецких инженеров VDI 3814). Нормированные «стандартные объекты» (например, для обмена данными) - это наиболее важный компонент для описания интерфейсов устройств, чтобы они могли работать совместно друг с другом.

Компаниям-застройщикам необходимо уяснить для себя все связанные с этим европейские нормы и законы об ответственности, необходимо знать, когда и за что они несут ответственность и когда от нее свободны. Системный интегратор - это та компания, которая заказывает отдельные части будущей системы, она же несет ответственность за их слаженное функционирование в качестве единого продукта. Часто эту функцию может выполнять сам застройщик, Но к делу «причастны» также и партнеры застройщика, и главный инженер. Системный интегратор обязан отвечать за исправную подготовку и совместное функционирование частей системы автоматизации, как это происходит, например, при сборке автомобилей.

Функции системы автоматизации

Функции систем автоматизации зданий изначально разрабатывались рабочей группой GAEB 070 для стандартного перечня спецификаций. Союз немецких инженеров VDI использовал эти списки и инструкции для своих нормативных документов (VDI 3814). Так сформировалась стандартная таблица функций системы автоматизации здания, которая включает в себя функции ввода-вывода, обработки, управления и обслуживания. Раньше таблицу еще называли список точек данных системы.

Использование функций в данной таблице описано в международных стандартах и в стандарте VDI 3814-1: 2005.

Европейская BACnet Ассоциация BIG_EU публикует в своем журнале «BACnet Europe» № 4-2006 таблицу соответствия типов объектов из стандарта BACnet и функций системы автоматизации здания из стандарта VDI 3814. Не пытайтесь самостоятельно интерпретировать инструкции и технические перечни по функциям системы автоматизации. Обратитесь к официальным источникам и нормативным документам: DIN EN ISO 16484-3: 2005, VDI 3814-1: 2005 (с прилагающимся списком функций на СD).

Стандарт BACnet

На сегодня BACnet действительно является единственным стандартизированным коммуникационным протоколом для автоматизации зданий, обеспечивающим интер операбельность ее подсистем. Протокол описывает способы передачи данных (двоичный вход/выход, аналоговый и цифровой). Также протокол отвечает за выбор и способ скорости передачи информации, за защиту данных и систему адресации и распределения информационных точек. Протокол BACnet развивался самостоятельно, независимо от аппаратной части (hardware), что и отличает его от прочих, также нормированных и стандартизированных коммуникационных протоколов и шинных систем передачи данных. Поэтому BACnet подходит любому производителю оборудования для автоматизации здания и может быть использован без специальной лицензии. Все эти условия зафиксированы в стандарте BACnet, в главе «Протокол». Понятие стандарт BACnet часто употребляется в отношении Части 5 международного стандарта «DIN EN ISO 16484». Комплекс стандартов ISO 16484 посвящен описанию аппаратных средств (Часть 2) и описанию функций систем автоматизации (Часть 3).

В результате тщательной работы группы экспертов и инженеров появился новый протокол передачи данных, независимый от производителей оборудования - BACnet, способствующий интероперабельной работе подсистем здания. Права на стандарт BACnet принадлежат ассоциации ASHRAE (Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха), американского аналога Союза немецких инженеров VDI. Американские специалисты с самого начала работы над стандартом привлекали заинтересованных экспертов из Европы. В итоге европейский стандарт KNX (EIB) стал частью стандарта BACnet. Ассоциации ASHRAE и VDI поддерживают разработку стандарта BACnet и проведение обучающих курсов.

Целью всей работы была реализация совместимости и интегрированности элементов системы между собой и между системами разных производителей. Взаимная интеграция происходит через применение единых подходов к унификации технических данных, согласованию функций и внедрению соответствующих связующих на стыках разнородных элементов. Стандарт BACnet уже давно мог бы стать мировым стандартом в автоматизации зданий, коммерчески выгодным и универсальным, если бы рыночная политика ведущих компаний была построена по-другому.

Таким образом, BACnet - это и не система, и не устройство, это предпосылка к развитию для производителей оборудования, уместившаяся в основе нормативного документа на 600 страницах. В рамках BACnet можно развивать и изобретать новые системы автоматизации зданий. Последняя версия стандарта BACnet существует в 1-й версии и 4-й редакции, то есть в документ вносятся только дополнения и расширения. Дополнением к стандарту BACnet служит международный стандарт DIN EN ISO 16484-6, отвечающий за проверку оборудования на совместимость и соответствие протоколу BACnet.

Сертификация

Одновременно с работой над стандартом BACnet велась подготовка нормативного документа DIN EN ISO 16484 «Методология тестирования на соответствие коммуникации данных» Теперь проверкой совместимости BACnet оборудования могут заниматься независимые эксперты.

Ассоциация производителей BACnet-оборудования BMA соединилась с ассоциацией BIG-NA в единую организацию «BACnet International». Их общая цель - независимая экспертиза совместимости BACnet-оборудования. Так возникла независимая организация «BACnet Testing Laboratory» (BTL - лаборатория по тестированию BACnet оборудования), чья задача - разрабатывать тесты на совместимость и применять эти тесты к различным составляющим BACnet-системы. Если проверка пройдена, элемент системы (устройство) получает знак «ВTL», который действителен только при наличии специального подтверждающего документа.

В США сертификация означает не совсем то же, что в Европе. Поэтому в Америке для устройств, удачно прошедших проверку, существует специальные перечни и номенклатура (listings), в Европе же товар получает сертификат. Европейским тестированием BACnet занимается независимая организация «BACnet Testlabor» в WSP Лаборатории доктора технических наук Харальда Биттера в Штуттгарте, где регулярно проходят европейские технические BACnet-семинары.

Из чего состоит стандарт BACnet

Архитектура протокола BACnet описывается после определения ключевых понятий и установления области применения данного нормативного документа.

Документация стандарта BACnet описывает строение всей системы и технические параметры ее составных частей (эталонная модель OSI , меры безопасности в системе, расположение коммуникационных сетей в здании).

Физические уровни, служащие транспортом для передачи данных:

A) Ethernet (ISO 8802-3);
b) ARCnet;
c) MS/TP (Master/Slave Token Passing RS 485);
d) RS 232C для соединения через модем;
e) LonTalk от компании Echelon;
f) BACnet/IP.

Возможно также, что к этому списку вскоре присоединятся беспроводные технологии ZigBee и Bluetooth.

Стандартный набор элементов протокола BACnet:

1. Типы объектов для коммуникации, чтобы описывать значение передаваемых сообщений для достижения интер операбильности. Они служат для правильной интерпретации действительной функции приложения.
2. Коммуникационные сервисы, чтобы получать напрямую доступ к данным и размещать команды для устройств системы автоматизации. Включает в себя сервисы отправки тревожных сообщений и событий, доступ к файлам, сервисы доступа к объекту и сервисы управления устройством/сетью.
3. Средства функций для определения приоритетов команд и сообщений, для сохранения и восстановления системы, автоматической настройки устройства и объекта, а также для Web-сервисов.

В приложении стандарт BACnet имеет много дополнений, среди которых стандарт EIB/KNX и BACnet/IP. Для более удобной сертификации BACnet-устройств и их деление на классы были созданы так называемые BIBBs - блоки построения BACnet совместимости (BACnet Interoperability Building Blocks). В дальнейшем планируется развивать в стандарте службы и процедуры защиты данных, ввести в действие систему паролей и приспособить BACnet для так называемой «открытой коммуникации». Также разработчики BACnet собираются приспособить систему к элементам IT технологий: «ERP» (система управления предприятием) на базе Web сервисов, XML (Extensible Markup Language), SOAP (Simple Object Access Protocol) и HTTP (Hypertext Tranfer Protocol).

Объекты коммуникации

В протоколе BACnet-объекты и их свойства - самая главная часть стандарта, ведь именно эта часть определяет и описывает значение данных, которые передаются по сети. Данные отображаются одинаково и для пользователя, и для программного обеспечения. Это коренным образом отличает BACnet от других коммуникационных протоколов. Объекты в BACnet обладают набором свойств (properties), описываемых определенным способом для последующей интерпретации в работе системы автоматизации.

В стандарт BACnet входили 28 различных объектов коммуникации. Объект «Device_Object» обладает свойствами, относящимися к аппаратной части и описывает коммуникационные особенности оборудования.

Нормативный документ предписывает каждому из объектов определенный набор свойств для возможности максимальной интеграции. Все дополнительные свойства объектов увеличивают способность оборудования системы к взаимодействию, если они равным образом применяются всеми сторонами, участвующими в интеграции. Обязательное требование ко всем составляющим системы - взаимная интеграция и приспособляемость. Эта задача решается с использованием BIBBs.

Коммуникационные службы

Данные по сети доставляются коммуникационными службами. Из них наиболее распространённые - «чтение» (read) и «запись» (write). Те устройства-участники коммуникации, чьи данные передаются и используются другими, называются «серверами» (server). Типичные серверы, к примеру, - сенсоры или станции автоматизации, если они собирают и передают информацию другим объектам коммуникации. Партнеры серверов по коммуникации, запрашивающие и получающие данные, называются «клиентами».

Коммуникационные сети

Согласно инструкциям VDI по распределению функций систем автоматизации зданий, на разных уровнях функционирования системы были созданы и оптимизированы сети, передающие данные. Решения на Ethernet с протоколом IP дешевеют и унифицируются, а их продукты становятся мульти-функциональными. Если мы сравним сеть автоматизации здания и полевую сеть, увидим, что схема действия - прежняя, меняются лишь отдельные сегменты сети. При связи системы автоматизации здания с офисной рабочей сетью необходимо определить сетевые сегменты с высокой степенью защиты, иначе могут произойти опасные нарушения, которые мы часто можем видеть в повседневной офисной жизни.

В системе BACnet важнейшие элементы сети - маршрутизаторы и шлюзы. Маршрутизаторы структурируют сеть, задают ее топологию и передают сообщения между различными типами сетей, причем содержание сообщений при этом не меняется. Шлюзы модифицируют коммуникационные особенности разных сетей, приспосабливая сети друг к другу и к протоколу BACnet. Например, продукты LonMark c BACnet практически несовместимы, их можно связать и заставить работать совместно только через шлюз. Благодаря ему LonTalk может использоваться протоколом ВACnet среди прочих физических сред передачи данных.

BACnet с самого момента своего создания имел возможность использовать Интернет. Станции автоматизации соединяются посредством BACnet/IP с современными web-серверами и программным обеспечением, а обычный браузер может быть использован для нужд автоматизации здания.

«Родной» BACnet (native)

Все чаще применительно к системам автоматизации зданий можно услышать термин «родная» BACnet-система. Это понятие нигде не регламентировано и потому требует проверки.

Стандарт VDI-TGA/BIG-EU предписывает следующее:

A) BACnet - это система, приспособленная для гибкого развития в будущем, постоянно действующая и доступная, приспосабливающаяся к изменениям;
b) BACnet не требует никаких дополнительных приспособлений (устройств) и издержек на услуги;
c) все необходимые типы BACnet-объектов, свойств и служб имеются в наличии;
d) для коммуникации «родного» BACnet c другими системами необходим шлюз.

Преимущества BACnet

1. BACnet изначально создавался специально для автоматизации зданий.

Нейтральным образом он описывает пути создания интер операбильности для таких важных функций как:
- журнал трендов;
- расписание и календарь процессов;
- тревожные сообщения и напоминания о событиях;
- маршрутизация тревожных сообщений и подтверждения внутри сети;
- механизм разделения приоритетов команд;
- группирование по функциям ввода/вывода;
- установка параметров цикла управления.
2. BACnet не зависит от работы компьютера или каких-то сетевых технологий. Протокол BACnet реализуется на программном обеспечении от производителей оборудования, при этом никакое специальное оборудование не требуется: BACnet объекты и сервисы не зависят от сетевых технологий, BACnet Web-сервисы позволяют осуществить взаимодействие системы автоматизации зданий с системой управления предприятием.
3. BACnet не требует построения жесткой архитектуры сети. Конфигурация сети может быть плоской, связь может проходить через «одноранговую» шину, а может быть и иерархичной (в виде пирамиды).
4. В BACnet системе интер операбильность имеет гораздо большую функциональность, чем в системах с другими известными «открытыми» протоколами.

BACnet легко масштабируется и расширяется новыми составляющими, такими как:

Аккумулятор (Accumulator);
- преобразователь импульсов (Pulse converter);
- усреднитель значений (Averaging);
- сигнализатор опасности (Life Safety Point);
- зона безопасности (Life Safety Zone);
- регистрация мульти трендов (Trendlog Multiple);
- журнал регистрации событий (Eventlog).
5. Уже разрабатываются новые типы BACnet объектов для:
- управления освещением;
- видеонаблюдения;
- контроля доступа;
- обмена данными между системой автоматизации здания и энергоснабжающими компаниями.
6. BACnet внедряется в системах любого размера, например, программируемые станции автоматизации широкого назначения, станции автоматизации с ограниченными ресурсами, специфические блоки управления и устройства (например, VAV-блоки), отдельные регуляторы помещения, веб-серверы и веб-службы, анализаторы протоколов и инструменты для инжиниринга.
7. ASHRAE владеет правами, продвигает и обслуживает стандарт BACnet, при сотрудничестве с родственными организациями в Европе, России и Азии. Международные организации ISO и CEN предоставили протоколу BACnet статус международного стандарта.

Также представители локальных BACnet-ассоциаций вносят вклад в его развитие:

BIG-AA (BACnet ассоциация Азия-Австралия);
- BIG-EU (Европейская BACnet ассоциация с подразделениями в Финляндии, Франции, Польше и Швеции);
- BIG-ME (BACnet ассоциация на Ближнем Востоке);
- BIG-NA (Североамериканская BACnet ассоциация / BACnet International);
- BIG-RU (Российская BACnet ассоциация);
- Следующая BACnet ассоциация будет создана в Китае.

8. Все больше компаний производят оборудование, совместимое с BACnet: уже более 200 фирм из 21 страны.
9. Интерес к BACnet во всем мире растет. Доказательством тому служит тот факт, что число инсталляций BACnet-систем достаточно велико и покрывает все континенты. По информации за 2003 г.: 33000 зданий с миллионами точек данных в 82 государствах; из них более 6000 проектов - мультивенторные.
10. За пользование BACnet не надо платить ни лицензионных, ни абонентских взносов. Любая компания-производитель может применять решения BACnet. Исключение составляет случай, когда передача данных происходит поверх протокола LonTalk, права на который принадлежат корпорации Echelon. В этом случае соответствующий адрес указан в стандарте BACnet.

Внедрение BACnet на основе тендера

Сегодня внедрение любых технических инноваций происходит на основе конкурса или тендера, что обеспечивает свободную конкуренцию, обмен информацией и сохраняет деньги и время Заказчика. Тендер для систем автоматизации зданий проводится на основании стандарта DIN 18386 -«Общие технические условия договора». Объявлять тендер целесообразно, ведь Заказчику будет предложено множество систем и различных технических решений. Это разнообразие невозможно унифицировать, так что Заказчик делает выбор, ознакомившись со всеми техническими и функциональными характеристиками и особенностями предложений.

Для отдельных элементов систем автоматизации и сетей также объявляется конкурс, для чего необходимо четко прописать весь «функционал» предлагаемых решений. Для автоматизации зданий имеется стандарт VOB/C DIN 18386 «Общетехнические условия договора» с установленными функциями системы автоматизации здания, используется также стандарт VDI 3814. Для описания производительности системы автоматизации здания используется стандарт VOB/A § 9 абз. 10. Для участков системы автоматизации здания эффективная конкуренция производителей систем может быть гарантирована только функциональной частью с приложенным перечнем производительности.

Стандарт VDI-3814 (DIN EN ISO 16484-3: 2005) более всего применим для того, чтобы при интеграции в систему новых элементов избежать дублирования уже имеющихся данных и системных компонентов. В системе не должно быть ничего лишнего, ничего не должно повторяться дважды без необходимости - ни данных, ни приборов, ни лицензий на программное обеспечение.

Каждый новый проект внедрения системы автоматизации здания требует нового свода технических инструкций и функциональных характеристик. Под каждый новый проект создается полный технический паспорт с подробным перечнем всех системных элементов. Поэтому перечень работ и услуг в стандарте VOB/C DIN 18386 избегает обобщений и «некалькулируемых» показателей.

Отказ от использования функций системы автоматизации здания из стандарта VDI 3814означает, что перечень работ и услуг остаётся не вполне достоверным и открытым, так что до конца не ясно, как же должна функционировать данная система. Нет четкого договора, технические характеристики можно трактовать по-разному. Спорные случаи обычно разбираются в судах. Если Заказчик недоволен, немедленно следует призыв к «открытой коммуникации», то есть к смене производителя.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

2.3 Структура АСУ ТП ДНС

2.4 Комплекс технических средств 20

2.4.6 Расходомер Метран-350

2.4.8 Вибропреобразователь DVA-1-2-1 27

2.4.10 Анализатор влажности 3050 OLV

2.4.12 Кабельная продукция

3.1 Обоснование выбора контроллера

3.2 Основные технические данные контроллера SLC 5/04

3.3 Конфигурация контроллера

3.4 Программирование контроллера

3.6 Операторский интерфейс

4. Расчет надежности проектируемой системы

4.1 Общие положения

4.2 Интенсивность отказов

4.3 Среднее время безотказной работы

4.4 Вероятность безотказной работы

4.5 Среднее время восстановления

4.6 Вывод по разделу

5. Оценка экономической эффективности

5.1 Методика расчета экономических показателей проектируемой системы

5.2 Расчет единовременных затрат

5.3 Расчет обобщающих показателей экономической эффективности

5.4 Выводы по разделу

6. Безопасность и экологичность проекта

6.1 Обеспечение безопасности работающих

6.1.1 Характеристика условий труда

6.1.2 Средства индивидуальной защиты

6.1.3 Электробезопасность

6.2 Оценка экологичности проекта 80

6.2.1 Воздействие объектов ДНС на окружающую среду

6.2.2 Воздействие ДНС на поверхностные и подземные воды

6.2.3 Почвенно-растительный покров

6.2.4 Противопожарные мероприятия

6.3 Прогнозирование чрезвычайных ситуаций

6.4 Выводы по разделу

Заключение

Список используемых источников

В ведение

Современные нефти и газодобывающие предприятия представляют собой сложные комплексы технологических объектов, рассредоточенных на больших площадях, размеры которых достигают десятков и сотен квадратных километров.

Успешный процесс переработки и перекачки нефти и газа зависит от строгого контроля и поддержания на заданном уровне давления, температуры, расхода, а также от контроля качества выходного продукта. Поддержание с заданной точностью на заданном уровне параметров быстротекущих процессов при ручном управлении оказывается не возможным. Поэтому современное нефтехимическое и нефтеперерабатывающие производство возможно только при оснащении технических установок соответствующими автоматическими измерительными приборами, информационно-измерительными системами и системами автоматического управления. Таким образом, современный этап развития добычи и переработки нефти и газа немыслим без применения контрольно-измерительных приборов и микропроцессорной техники.

АСУ ТП обеспечивает: представление оперативной информации персоналу для диагностики и прогнозирования состояния оборудования, контроль и управление технологическими процессами и оборудованием, предоставление возможности выяснения причин нарушения нормального режима работы, анализ разных рабочих ситуаций.

В данном дипломном проекте производиться разработка проекта автоматизации дожимной насосной станции ДНС-7 Федоровского нефтегазового месторождения, предназначенного для контроля, управления, регулирования и сигнализации аварий, происходящих на данном объекте. В связи с тем, что ДНС-7 была построена и запущена в эксплуатацию в конце 70-х годов, приборы и средства автоматизации на данный момент морально устарели и не предоставляли достаточный уровень информативности и управляемости системы. Для того чтобы упростить процесс эксплуатации, повысить надежность системы в данном проекте была произведена замена старых приборов и датчиков на новые более современные и применен микропроцессорный контроллер для централизованного управления технологическим процессом.

1. Общая характеристика объекта автоматизации

1.1 Информация об объекте управления

Дожимная насосная станция ДНС-7 входит в состав Федоровского нефтегазового месторождения.

Данное месторождение открыто в 1971. Залежи на глубине 1,8-2,3 км. Начальный дебит скважин 17-310 т/сут. Плотность нефти 0,86-0,90 г/см3.

Федоровское нефтегазовое месторождение входит в состав ОАО «Сургутнефтегаз», одной из крупнейших Российских. Сфера деятельности компании охватывает разведку, обустройство и разработку нефтяных и нефтегазовых месторождений, добычу и реализацию нефти и газа, производство и сбыт нефтепродуктов и продуктов нефтехимии.

“Сургутнефтегаз” отличает стабильная динамика роста, основанная на высоких темпах роста производства и постоянном наращивании сырьевого потенциала. Гибкая долгосрочная стратегия развития компании основана на многолетнем опыте и использовании новейших технологий.

Территория по среднему течению реки Оби, в районе города Сургута, в середине шестидесятых годов стала одним из первых районов добычи нефти и газа в Западной Сибири. В 1993 году на базе имущественного комплекса производственного объединения “Сургутнефтегаз” было основано одноименное акционерное общество.

В настоящее время более чем 50 подразделений ОАО “Сургутнефтегаз” выполняют полный комплекс работ по разведке, обустройству и разработке нефтяных и нефтегазовых месторождений, добыче и реализации нефти и газа .

1.2 Описание технологического процесса

В качестве схемы промыслового сбора нефти, нефтяного газа и воды принята однотрубная напорная система, обеспечивающая транспортировку добытой нефти через все технологические объекты, включая и объекты подготовки нефти, за счет устьевых давлений скважины при любом способе их эксплуатации. Напорные двух- и многотрубные системы сбора допускаются лишь на участке от групповых установок до установок подготовки нефти при раздельном сборе соответственно обводненной и необводненной или разносортной нефти. Стремление максимально использовать энергию пласта приводит к тому, что фонтанную скважину переводят на механизированный способ добычи только тогда, когда полностью прекращается фонтанирование. Это приводит к необходимости сооружать дожимные насосные станции (ДНС), совмещенные с сепарационными емкостями. Кроме того, для сбора газа от сепарированного на ДНС, строят промысловые газосборные сети.

В случае большого содержания воды (свыше 30%) транспортируемой жидкости применяются сепарационные установки. Водонефтяная смесь поступает сначала во входные сепараторы СВ-1/1 и СВ-1/2, которые предназначены для отделения основной массы жидкости от газа, одновременно эти аппараты являются гасителями пульсаций газожидкостного потока. Далее жидкость сливается в сепараторы первой ступени С-1/1…С-/4 под действия гидростатического столба жидкости(за счет разности высот установки аппаратов). После сепараторов первой ступени обводненная разгазированная нефть поступает в отстойники О-1 и О-2, где происходит отделение нефти от воды. Частично разгазированная нефть поступает на вход установки предварительного сброса воды типа «Хитер-Тритер» Х/Т-1 и Х/Т-2. Затем нефть со средней обводненностью менее 10% поступает на сепаратор второй ступени С-2/1 и С2/2, где происходит окончательное разгазирование. после этого осуществляется учет нефти по объему, массе (28-280 м 3 /ч) и подача на нефтепровод. Выделившийся из нефти газ в сепарационных установках и в установке предварительного обезвоживания “Хитер-Тритер” (печь) подается на ГПЗ, а также на факел. Отделившаяся на обезвоживающих установках пластовая вода поступает в резервуары, а затем на кустовые насосные станции, откуда она поступает для закачки в нагнетательные скважины .

Генеральный план ДНС представлен в приложении А.

• 1.3 Современный подход к разработке АСУ ТП ДНС
• В рамках реконструкции дожимной насосной станции ДНС-4А ОАО "Сургутнефтегаз" успешно ввел в промышленную эксплуатацию новую АСУ ТП, разработанную с использованием SCADA-системы TRACE MODE (Россия). АСУ ТП ДНС-4А контролирует свыше 1600 параметров технологического процесса подготовки нефти и обеспечивает их визуализацию на 18 графических мнемосхемах и на архивных трендах. В АСУ ТП ДНС-4А реализовано автоматическое и удаленное ручное управление задвижками и клапанами. Система интегрирована с узлами учета нефти и газа. Данные из SCADA TRACE MODE постоянно передаются в корпоративную информационную систему ОАО "Сургутнефтегаз". В АСУ ТП ДНС-4А использованы австрийские контроллеры Bernecker & Rainer (B&R), драйвер к которым входит в обширную библиотеку бесплатных драйверов TRACE MODE (более 1585 бесплатных драйверов). Это уже вторая ДНС, принадлежащая ОАО "Сургутнефтегаз", система автоматизации которой основана на SCADA TRACE MODE. Ранее, в 2003 году, была внедрена АСУ ТП ДНС Пильтанского месторождения. Разработка первой АСУ ТП ДНС проводилось силами компании ООО "АТ" - Авторизованного системного интегратора SCADA TRACE MODE из Москвы. Вторая АСУ ТП дожимной насосной станции полностью спроектирована и реализована собственными силами сотрудников ОАО "Сургутнефтегаз".
• Перед началом работ над проектом два специалиста ОАО "Сургутнефтегаз" прошли обучение в авторизованном учебном центре AdAstra Research Group и получили квалификацию сертифицированных инженеров TRACE MODE. При разработке АСУ ТП ДНС-4А ими были учтены все замечания и пожелания технологов, благодаря чему новая система стала более эргономичной и удобной в эксплуатации. Специалисты ОАО "Сургутнефтегаз" по достоинству оценили гибкость TRACE MODE как универсальной SCADA системы для объектов нефтедобычи. В настоящее время рассматриваются проекты применения SCADA TRACE MODE на еще нескольких ДНС и других объектах ОАО "Сургутнефтегаз". Список внедрений SCADA системы TRACE MODE в нефтедобывающей отрасли продолжает расти .
• Квалифицированная разработка алгоритмов управления АСУ ТП подготовки и перекачки нефти позволила специалистам компании IBS обеспечить минимально необходимое вовлечение персонала технологических объектов в процесс управления механизмами и агрегатами. Такой подход существенно снижает нагрузку на оператора и тем, самым уменьшает возможное негативное влияние "человеческого фактора" на рост себестоимости продукции, создание предпосылок аварийных ситуаций и загрязнения окружающей среды.
• Около 95% российской нефти добывается сегодня методом заводнения. В результате обводненость нефти в процессе добычи возрастает до 80 и более процентов, что приводит к необходимости осуществления дополнительных мероприятий по подготовке нефти и вызывает постоянный рост себестоимости продукции. Более точно -- с ростом обводненности нефтегазовой эмульсии повышаются затраты на отделение нефти, воды, попутного газа, механических примесей и на дожимной насосной станции (ДНС) все больше появляется функций, характерных для установки подготовки и перекачки нефти (УППН). Это означает, что традиционная с точки зрения функциональности ДНС постепенно эволюционирует в сторону УППН. Нефтяники в какой то момент поняли неэффективность перегонки по внутри промысловым трубопроводам (длина которых, зачастую, может быть весьма значительной) эмульсии, содержащей 80-90 % воды. В связи с этим стали применяться средства и агрегаты по уменьшению обводненности непосредственно на ДНС. Хотя иногда ставят мульти фазные насосы, но их применение довольно ограничено. В основном в управлении обводненностью переносится на оптимальное управление процессом подготовки нефти на ДНС.
• Очевидно необходимо решать следующую задачу -- удержать на прежнем уровне затраты на подготовку нефти и при этом сохранить уровень качества нефти.
• Существуют объективные факторы, которые накладывают определенные требования на АСУ ТП подготовки нефти в Западной Сибири -- удаленность площадок подготовки от населенных пунктов, жесткий климат и вытекающая отсюда организация работ (сменный персонал, текучесть квалифицированных кадров), пожароопасность, неразвитость инфраструктуры. Эти обстоятельства должны породить новый подход к построению АСУТП, в котором должно быть реализовано повышенное внимание к надежности и трудоемкости.
• Развернуть проект по внедрению нового типа АСУ ТП было решено на Пермяковском и Кошильском месторождениях "Нижневартовского нефтегазодобывающего предприятия" (ННП), компании ТНК. ННП -- одно из градообразующих предприятий этого региона. Оно разрабатывает ряд месторождений, находящихся на значительном удалении от города (до 450 км), что обусловливает наличие некоторых особенностей в его деятельности. Так, помимо жестких климатических условий, характерных для данного региона в целом, вся работа на объектах ННП ведется вахтовым методом, что предполагает повышенные затраты на жизнеобеспечение работающих (вплоть до привозной питьевой воды), на поддержание инфраструктуры. Именно поэтому любые возможности оптимизации экономических показателей, снижения трудозатрат и отрицательного влияния роли "человеческого фактора", а следовательно, и себестоимости добычи нефти здесь весьма актуальны. Кроме того, для двух ДНС предприятием уже были закуплены импортные установки предварительного сброса воды "Sivalls", сами по себе требовавшие нового уровня промышленной автоматики.
• Общая задача, поставленная перед специалистами IBS формулировалась в сугубо экономических терминах -- улучшить качество подготовки нефти, одновременно снизив себестоимость этого процесса. Особое внимание уделялось возможности последующей стабилизации уровня себестоимости, компенсирующей ожидаемое увеличение обводненности извлекаемой нефти. Проект создания АСУ ТП нового поколения для ДНС, входящих в производственную структуру нефтедобывающих предприятий ТНК, был реализован компанией IBS в период 2001-2002 гг. В процессе реализации проекта был выполнен весь цикл работ, необходимых для ввода в эксплуатацию АСУ ТП ДНС -- от разработки технических решений по автоматизации до проведения пусконаладочных работ на объекте и обучения персонала. Логически было выделено 3 основные уровня системы: площадка подготовки нефти, уровень нефтепромысла (удаление от площадок подготовки нефти -- 50 км), уровень НГДУ (в городе, удаленном на 400 км от нефтепромысла). Таким образом, получилось 3 зоны, охваченные проектом.
• Первым этапом работ были обеспечены традиционные функции мониторинга ТП непосредственно на площадке подготовки нефти. Технологической целью этой очереди проекта являлось обеспечение стабильной обводненности выходной нефти при нестабильных характеристиках поступающей на площадку водонефтегазовой эмульсии. Был выполнен монтаж контрольно-измерительного оборудования (более 200 типов), инсталлирован и сконфигурирован SCADA-пакет InTouch на 1500 тегов (на каждой площадке подготовки), а также система поддержки регламентных работ Avantis.Pro.
• Разработка, реализованная на втором этапе (также на базе линейки продуктов компании Wonderware -- Industrial SQL, Active Factory, Suite Voyager, SCADA Alarm) позволяет разделять событийный поток, идущий от технологического объекта управления, и распределять различные его составляющие между рабочими местами специалистов (оператор, технолог, механик, энергетик, геолог), способных принять решения по данным событиям.
• Наконец, на третьей фазе работ была реализована парадигма "процессного" управления.
• Если говорить о технических перспективах проекта, то необходимо отметить следующее. Построение вертикали "площадка и InTouch -- технологический сервер Industrial SQL -- рабочие места в НГДУ на базе MS Office + Active Factory" позволяет наращивать как число присоединяемых технологических объектов, так и число рабочих мест в НГДУ. Потенциально узким местом является тэговая емкость Industrial SQL, так как через него все технологические параметры доставляются в НГДУ. Заложенная емкость (100.000 тэгов), по нашим расчетам, позволяет подключить все кусты месторождения, и таким образом, прийти к ситуации, когда вся технологическая информация с месторождения концентрируется в одном месте и в едином формате, что крайне привлекательно с точки зрения возможности глубокого анализа протекания ТП.
• Укажем основные статьи эксплуатационных затрат, на которые позитивно повлияло создание данной АСУ ТП:
• ­ ремонты технологического оборудования, ликвидация аварий и сопутствующий расход комплектующих, энергоносителей, материалов, транспортных ресурсов;
• ­ расход эксплуатационных материалов;
• ­ штрафы (например, за нарушение экологического состояния прилегающей территории);
• ­ расходы на обеспечение контроля качества и количества сданной нефти;
• ­ выплаты сотрудникам, которые получили повреждения в авариях.
• ­ Эти затраты могут быть приняты за экономические критерии оценки эффективности АСУ ТП. По разным статьям затрат экономия составила 5-30%, что было сочтено результатом, адекватным произведенным инвестициям. Очевидно, что эти показатели также свидетельствуют об успешности проекта в целом .
• 2. Автоматизация технологического процесса
• 2.1 Целевая функция автоматизации
• Автоматизация производства выполняется для облегчения процесса управления объектом, в следствии чего отпадает необходимость привлечения большого количества операторов. Постом управления станции является пульт управления, расположенный в операторной. С него осуществляется дистанционный контроль и управление оборудованием, а также режимами работы основных и вспомогательных объектов. Схема автоматизации представлена в приложении Б.

Технологический процесс должен протекать как можно более безопасно во всех его стадиях, для этого в системе автоматизации применяются новые, более точные, по сравнению с ранними разработками, приборы, датчики и исполнительные механизмы. Возможности системы в части отслеживания параметров процесса, срабатывания цепей управления КИПиА и аварийного отключения функционируют независимо друг от друга, это реализовано с целью обеспечить максимальную безопасность производства. Проектирование АСУ осуществляется таким образом, чтобы обеспечить безопасное, надежное и точное управление системами станции, а также предусмотреть эксплуатацию установки в наиболее эффективном режиме.

2.2 Функции разрабатываемой системы

Актуальность создания системы значительно возросла в последнее время в связи с повышением стоимости нефти, энергоресурсов, реагентов, затрат на содержание обслуживающего персонала и поддержание экологии окружающей среды.

Основные функции АСУ ТП включают:

­ сбор информации о контролируемом технологическом процессе подготовки нефти;

­ передача управляющих команд в технический комплекс технического уровня;

­ регистрация событий (предыстория событий), связанных с контролируемым технологическим процессом;

­ регистрация действий персонала;

­ оповещение персонала об обнаруженных аварийных событиях, связанных с ходом контролируемого технологического процесса;

­ непосредственное автоматическое управление технологическим процессом в соответствии с заданными алгоритмами с возможностью перехода в ручной режим, так со щита автоматики, так и по месту;

­ отображение на автоматизированном рабочем месте технологических параметров процесса в реальном времени, а также представление архивной информации в удобной для восприятия форме;

­ ведение архивной базы данных .

Средством достижения этих целей является использование современных технических средств, в том числе и микропроцессорных.

Применяемые технические средства должны позволять реализовать из заданного набора алгоритмов одноконтурные, многоконтурные и многосвязные системы автоматического регулирования, сигнализации и защиты, а так же оперативно преобразовывать и усовершенствовать существующие схемы защиты, регулирования и сигнализации.

Применение современных микропроцессорных средств должно позволить, в случае необходимости, развитие системы управления, а так же ее связь с другими информационными сетями, в том числе более высокого уровня.

2.3 Структура АСУ ТП ДНС

В АСУ ТП ДНС выделяют основные 2 уровня иерархии:

­ нижний уровень - уровень датчиков, приборов, исполнительных механизмов;

­ верхний уровень - микропроцессорных контроллеров и автоматизированных рабочих мест операторов.

Все датчики, приборы и исполнительные механизмы нижнего уровня выполнены во взрывоопасном исполнении и рекомендованы для применения в нефтегазовой отрасли. Основной функцией нижнего уровня является преобразование необходимых технологических параметров в электрические сигналы и обработка сигналов микропроцессорным контроллером.

Основными функциями верхнего уровня является полученние с нижнего уровня информации, передача управляющих команд.

На щите автоматики на основе технологического контроллера АСУ ТП и вторичных приборов датчиков реализованы:

­ схемы технологических защит установки;

­ схемы сбора телемеханической информации с первичных датчиков установленных на технологических объектах;

­ пусковая аппаратура;

­ ручное управление.

Оборудование сопряжения с технологическим оборудованием построено на основе технологического контроллера SLC5/04 производства фирмы Allen Bradley с модулями ввода сигналов от измерительных приборов и датчиков, установленных на технологическом оборудовании, и модулями управления пусковой аппаратурой.

Автоматизированное рабочее место оператора разрабатывается на основе операционной системы Microsoft WINDOWS с применением инструментов разработки SCADA-систем RSView32.

АСУ ТП предусматривает возможность регламентированного вмешательства оператора в ход технологического процесса (открытие/закрытие электрозадвижек, переопределение уставок для регуляторов и т.п.) путем подачи команд с автоматизированного рабочего места оператора, организованного на базе промышленного персонального компьютера .

2.4 Комплекс технических средств

Все датчики, приборы и исполнительные механизмы выполнены во взрывоопасном исполнении и рекомендованы для применения в нефтегазовой отрасли. Выбранные датчики имеют высокую точность измерения, устойчивы к внешним воздействиям различного рода.

2.4.1 Манометр показывающий сигнализирующий ДМ-2005 Сг 1Ex

Манометры показывающие сигнализирующие ДМ - 2005 Cг 1Ех предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления различных сред и управлений внешними электрическими цепями от сигнализирующего устройства прямого действия.

Приборы являются взрывозащищенными с видом взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка" и имеют маркировку по взрывозащите 1ЕхdII ВТ4.

По защищенности от воздействия окружающей среды приборы имеют исполнения:

­ по устойчивости к атмосферным воздействиям - обыкновенное и защищенное от попадания внутрь пыли и воды;

­ по устойчивости к воздействию агрессивных сред - обыкновенное и защищенное от воздействия агрессивных сред.

Контролируемые среды: неагрессивные, некристализирующие жидкости, газы, пары в том числе кислород.

Технические данные:

­ диапазон показаний приборов, МПа

от 0 до 0,1; 0,6; 0,25; 0,4; 0,6; 0,1; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0; 25,0; 40,0; 60,0;100,0;160,0;

­ класс точности приборов 1,5;

­ диапазон измерений избыточного давления должен быть от 0 до 75% диапазона показаний; вакуумметрического давления равен диапазону показаний;

­ диапазон установок приборов: от 5 до 95% диапазона показаний - для диапазона измерений от 0 до 100%, от 5 до 75% диапазона показаний - для диапазона измерений от 0 до 75 %;

­ минимальный диапазон установок, задаваемый сигнализирующим устрой-ством от 0 до 10% диапазона установок;

­ параметры сигнализирующего устройства: напряжения внешних ком-мутируемых цепей: 24; 27; 36; 40; 140; 220; 380В - для цепей переменного тока и 24; 27; 36; 40; 110; 220 В - для цепей постоянного тока;

­ разрывная мощность контактов 10Вт постоянного и 20ВA контактами; 30Вт постоянного и 50ВA переменного тока - для сигнализирующего устройства с магнитным поджатием контактов;

­ сила тока до 1 A;

­ отклонение напряжения от номинальных значений должно быть от + 10 до - 15 %;

­ частота переменного тока (50+/-1) Гц;

­ предел допускаемой основной погрешности срабатывания сигнализирующего устройства: +/- 2,5% диапазона показаний - для приборов со скользящими контактами; +/- 4% диапазона - для приборов с магнитным поджатием контактов;

­ приборы устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха от -50 до + 60 С и относительной влажности до 98% при 35 С и более низких температурах конденсации влаги;

­ приборы устойчивы к воздействию вибрации частотой (5 - 35)Гц с амплитудой смещения 0,35мм .

2.4.2 Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-3

Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-3 предназначен для сигнализации положения уровня различных жидких продуктов в двух точках технологических емкостей и управления технологическими агрегатами.

Технические данные:

­ четыре оптоэлектронных ключа типа «сухой контакт»;

­ индикация положения первого и второго предельного уровней с помощью светодиодов;

­ максимальная длина чувствительного элемента 4м(жесткий ЧЭ) и 16м (гибкий ЧЭ);

­ срок службы не менее 10 лет;

Измеряемые среды: жидкие (нефть, темные и светлые нефтепродукты, сжиженный газ) .

2.4.3 Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-5

Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-5 предназначен для выдачи электрического сигнала в систему автоматического контроля и управления при достижении аварийного уровня жидких продуктов.

Технические данные:

­ два оптоэлектронных ключа типа «сухой контакт»;

­ индикация положения уровня с помощью светодиодов;

­ рабочее избыточное давление 84…106.7 кПа;

­ рабочая температура от -45 до +65 С;

­ длина чувствительного элемента 0,25…0,4м;

­ средняя наработка на отказ не менее 50000ч;

­ срок службы не менее 10 лет .

2.2.4 Датчик уровня ультразвуковой ДУУ4

Датчик уровня ультразвуковой ДУУ4 предназначены для измерения уровня различных жидких продуктов. Датчики могут осуществлять:

­ контактное автоматическое измерение уровня жидкостей;

­ контактное автоматическое измерение до четырех уровней раздела несмешиваемых жидких продуктов;

­ измерение температуры контролируемой среды в одной точке;

­ измерение давления контролируемой среды.

Технические данные:

­ выходной сигнал 4-20мА или сухие контакты или RS-485(Modbus RTU);

­ рабочее избыточное давление 2 МПа;

­ рабочая температура от -45 до +95 С;

­ длина чувствительного элемента 4м(жесткий ЧЭ) или 25м (гибкий ЧЭ);

­ средняя наработка на отказ не менее 50000ч;

­ срок службы не менее 8 лет .

2.4.5 Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом МЕТРАН 200Т-Ех

Датчики предназначены для непрерывного преобразования температуры жидкостей, пара и газов в унифицированный токовый электрический выходной сигнал дистанционной передачи, которые могут использоваться для работы в системах автоматического контроля, регулирования и регистрации температуры на объектах в различных отраслях промышленности, энергетики, коммунального хозяйства.

Технические данные:

­ диапазон измеряемых температур 0 - 150 о С;

­ предел допускаемой основной погрешности?0,5 %;

­ дополнительная погрешность датчиков, вызванная воздействием вибрации, выраженная в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, не должна превышать 0,25%;

­ изменение значения выходного сигнала, вызванное изменением нагрузочного сопротивления от 0,1 до 1,0 не превышает? 0,1%;

­ дополнительная погрешность датчиков, вызванная изменением температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне, выраженная в процентах от диапазона изменения выходного сигнала на каждые 10 о С, не превышает 0,45%;

­ длина погружаемой части в зону измерения 120 мм;

­ температура окружающей среды от минус 50 до 60 о С;

­ предельное значение выходного сигнала 4-20 мА;

­ сопротивление нагрузки, подключаемое на выходе датчика, включая линию связи - от 0,1 до 1,0 кОм;

­ напряжение питания постоянного тока 36 ? 0,72 В;

­ потребляемая мощность, не более 0,8 Вт;

­ устойчивость к пыли и брызгам IP 54;

­ климатическое исполнение и категория исполнения У.2;

­ назначенный срок службы до списания датчика 12 лет;

­ норма средней наработки на отказ 32000 ч;

­ масса датчика, не более 0.73 кг .

2.4.6 Расходомер Метран-350

Расходомер Метран-350 (совместное производство с компанией Emerson Process Management) предназначен для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности, а также в системах коммерческого учета жидкостей, пара и газов.

Основные преимущества:

­ простая установка в трубопровод через одно отверстие;

­ установка в трубопровод без остановки процесса (специальная конструкция);

­ минимальная вероятность утечек измеряемой среды;

­ более низкие потери давления и меньшие длины прямолинейных участков по сравнению с расходомерами на базе сужающих устройств;

­ существенное снижение стоимости монтажа и обслуживания благодаря интегральной конструкции;

­ легкость взаимодействия с существующими контрольными системами или вычислителями расхода посредством интеллектуального протокола коммуникаций HART и Modbus;

­ простота перенастройки динамического диапазона;

­ высокая надежность, отсутствие движущихся частей.

Измеряемые среды: газ, пар, жидкость.

Параметры измеряемой среды:

­ температура: -40…400 °С - интегральный монтаж и -40…677 °С - удаленный монтаж;

­ избыточное давление в трубопроводе 25 МПа.

Пределы основной допускаемой относительной погрешности измерений массового (объемного) расхода до ±1 %.

Самодиагностика.

Средний срок службы - 10 лет.

Межповерочный интервал - 2 года.

Принцип действия расходомера Метран-350 основан на измерении расхода и количества среды (жидкости, пара, газа) методом переменного перепада давления с использованием усредняющих напорных трубок моделей Annubar Diamond II+ (4 поколение) и Annubar 485 (5 поколение), на которых возникает перепад давлений, пропорциональный расходу. Сенсоры устанавливается перпендикулярно направлению потока, пересекая его по всему сечению .

2.4.7 Интеллектуальный датчик давление Метран 100

Для получения аналоговых данных об избыточном давлении на различных узлах используются интеллектуальные датчики давления Метран-100-ДИ. Для измерения разности давлений на входе и выходе фильтров используются датчики Метран-100-ДД .

Диапазоны измеряемых давлений:

­ минимальный 0-25 кПа;

­ максимальный 0-25 МПа.

Основная погрешность до ±0.1% от диапазона.

Исполнения:

­ обыкновенное;

­ взрывозащищенное (Ex);

Межпроверочный интервал: 3 года.

Гарантийный срок эксплуатации: 3 года.

Возможности датчика:

­ контроль текущего значения измеряемого давления;

­ контроль и настройка параметров датчика;

­ установка "нуля";

­ выбор системы и настройка единиц измерения;

­ настройка времени усреднения выходного сигнала (демпфирование);

­ перенастройка диапазонов измерения, в том числе на нестандартный (25:1, 16:1, 10:1);

­ настройка на "смещенный" диапазон измерения;

­ выбор зависимости выходного сигнала от входной величины: (линейно-возрастающая, линейно-убывающая, пропорциональная корню квадратному перепада давления);

­ калибровка датчика;

­ непрерывная самодиагностика;

­ тестирование и управление параметрами датчика на расстоянии;

­ защита настроек от несанкционированного доступа .

2.4.8 Вибропреобразователь DVA-1-2-1

DVA-1-2-1 предназначен для измерения среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости. Тип выходного интерфейса: 4-20 мА;

Вибропреобразователи имеют взрывозащищенное исполнение с видом взрывозащиты "искробезопасная цепь" и маркировкой по взрывозащищенности 1ExibIICT5 по ГОСТ 51330.10.

Срок службы - 8 лет .

2.4.9 Сигнализатор довзрывоопасных концентраций газов СТМ-10

Стационарные сигнализаторы СТМ-10 предназначены для автоматического непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций многокомпонентных воздушных смесей горючих газов и паров.

Диапазон измерения: 0-50 % НКПР.

Диапазон сигнальных концентраций: 5-50% НКПР.

Стандартная установка порогов: 1-й - 7 % НКПР, 2-й - 12 % НКПР.

Время срабатывания сигнализации: не более 10 с.

Время прогрева: не более 5 мин.

Температура окружающей среды: -60…+50 °С.

Питание: 220 В (50 ± 1 Гц).

Срок службы: не менее 10 лет.

Сигнализаторы имеют световую сигнализацию на лицевой панели по каждому каналу при достижении пороговых концентраций горючих газов или неисправности датчика .

2.4.10 Анализатор влажности 3050 OLV

Анализатор 3050 OLV определяет влажность в потоке газа, измеряя частоту колебаний кварцевого кристалла.

Когда кристалл обдувается анализируемым влажным газом, вода адсорбируется специальным покрытием кристалла, вызывая уменьшение частоты его колебаний. Затем кристалл обдувается сравнительным газом, в качестве которого используется осушенный анализируемый газ. При этом адсорбированная вода удаляется с поверхности кристалла, и частота его колебаний вновь увеличивается.

Разность между этими двумя частотами пропорциональна содержанию воды в газе.

Периодичность переключения потоков анализируемого и сравнительного газов, в зависимости от приложения, программируется пользователем.

Диапазон: 0,1...2500 ppmv (калиброванный), до 9999 ppmv.

Единицы измерения: ppmv, ?C точки росы, мг/м3;

Погрешность: +10% от показания в диапазоне 0,1...2500 ppmv;

Чувствительность: +0,1 ppmv или 1% от показания;

Время отклика: не более 1 мин для 90% при изменении влажности от 1000 до 10 ppmv;

Аналоговый выход: 4...20 мА.

Релейные выходы: 3 реле, для сигнализации об ошибке системы и о превышении установленных концентраций;

Интерфейсы: RS-232, RS-485;

Параметры окружающей среды: Анализатор: 5...50 °С (-20...+50 °С в шкафу) .

2.4.11 ИК точечный детектор углеводородных газов IRFMD

Предназначен для измерения концентраций углеводородных газов в воздухе.

Технические характеристики и выгода:

­ аналоговый сигнал 4-20мА;

­ индикация уровня загазованности на 4-х цифровом дисплее;

­ нет необходимости производить текущую калибровку;

­ канал передачи данных RS-485 посредством протокола Modbus RTU$

­ оптическая система с подогревом для удаления конденсации;

­ индикация загрязнения оптической системы;

­ защищенность от типичных ядовитых веществ;

­ работает в среде с недостаточным содержанием кислорода;

­ степень защиты IP66;

­ рабочая температура от -45 до +75 С.

2.4.12 Кабельная продукция

Прокладка кабелей на объекте осуществляется по кабельным эстакадам, и выполнено в соответствии с ПУЭ («Правила устройства электроустановок»). Эстакады представляют собой специальные сооружения для укладки кабелей, предохранения их от механических повреждений и непогоды. Контрольные кабели должны быть изолированы несгораемыми перегородками. В соответствии с ПУЭ минимальное расстояние между искробезопасными, слаботочными и силовыми кабелями должно быть не менее 50 см.

В данном проекте используется несколько типов кабелей: КВВГ - для прокладки от исполнительных механизмов до операторной, КВВГэ - для прокладки от первичных датчиков до операторной, НВ-1.0 - для внутреннего расключения шкафного устройства, FTP - для связи контроллера с компьютером, минимальной расстояние при совместной прокладке с электрическими цепями должно составлять не менее 50 см .

3. Анализ и выбор средств разработки программного обеспечения

3.1 Обоснование выбора контроллера

Промышленные контроллеры - мозг современных систем промышленной автоматизации. Они ближе всего расположены к технологическому процессу. Их отказ практически приводит сразу к отказу всей системы промышленной автоматизации. С промышленными контроллерами приходится сталкиваться практически всем специалистам, которые работают в области АСУ ТП.

Динамичный рост российской экономики создает предпосылки для увеличения спроса на современные АСУ ТП. По результатам исследований, ежегодный рост рынка средств промышленной автоматизации в России составляет не менее 25%. Для сравнения: западный рынок промышленных контроллеров имеет ежегодные темпы роста не более 4,6%. Существует огромное количество предприятий, активно работающих в области промышленных контроллеров. Одни из самых крупных поставщиков средств контроля и управления технологическими процессами мирового рынка следующие: канадская компания «Control Microsystems», группа компаний «Tekon» - ведущий российский поставщик средств и систем АСУ ТП, компания «ЭлеСи», Индустриальные компьютерные системы, Emerson Process Management, Rockwell Automation, Metso Aytomation, Yokogawa Electric, Opto 22, Octagon, Siemens, Modicon, Remicont-130 и другие. Изделия этих производителей становятся все менее дорогими, все более тщательно испытанными и более широко распространенными. Ниже приведен краткий обзор контроллеров некоторых фирм-производителей.

Компания «Индустриальные компьютерные системы» выпустила третье поколение моноблочных контроллеров семейства FX3U, обладающее уникальным для данного класса PLC быстродействием, значительным размером памяти, высокой гибкостью конфигурирования, развитыми средствами коммуникации. Эти контроллеры сочетают в едином конструктиве: источник питания, центральный процессор, память, встроенные каналы дискретного ввода/вывода, порт программирования RS-422. Количество встроенных каналов дискретного ввода/вывода составляет от 16 до 128. При необходимости увеличения количества каналов предусмотрена возможность подключения к внутренней высокоскоростной шине контроллера дополнительных модулей ввода/вывода. Одной из важнейших конструктивных особенностей PLC FX3U является наличие второй шины расширения, расположенной с левой стороны контроллера и предназначенный для подключения дополнительных модулей-адаптеров.

Все контроллеры данной серии имеют встроенную энергонезависимую память программы объемом 256 Кбайт. Это позволяет реализовать сложные алгоритмы управления и сохранять большой объем информации в регистрах данных.

Преимущества новой серии FX3U программируемых логических контроллеров производства Mitsubishi Electric: привлекательная стоимость, высокая надежность, высокое быстродействие в своем классе, гибкость конфигурирования, подключение до 384 каналов ввода/вывода, подключение до 128 каналов аналогового ввода/вывода, развитые средства коммуникации.

Коммуникационный контроллер ЭЛСИ-КОМ, разработанный специалистами томского НИИ Электронных систем, призван решить задачу сбора информации от различных подсистем и маршрутизации информации между подсистемами. ЭЛСИ-КОМ - специализированное устройство, предназначенное для организации информационного обмена между оборудованием систем автоматики и телемеханики, использующих различные интерфейсы. Контроллер позволяет с минимальными затратами реализовать информационный обмен между несколькими каналами с отличающимися интерфейсами связи, объединить в единую систему оборудование различных производителей или типов, а также осуществить преобразование одних протоколов в другие. ЭЛСИ-КОМ предоставляет пользователю возможность работы с наиболее распространенными технологическими протоколами и интерфейсами. Контроллер предназначен для непрерывной необслуживаемой эксплуатации на технологических объектах.

Контроллер SCADAPack, разработанный канадской компанией Control Microsystems, объединяет в себе высокопроизводительный 32-битный процессор, 16 Мбайт flash-памяти, 4 Мбайта СMOS-памяти, аналоговые и цифровые входы/выходы, широкие коммуникационные возможности локальных сетей и USB, а также расширенные возможности энергосбережения. ПЛК SCADAPack может программироваться как локально, так и удаленно с помощью языков релейной логики. Для высокоскоростного взаимодействия с другим оборудованием в контроле используется Ethernet-адаптер, поддерживающий протоколы ModBus/TCP, ModBus RTU/ASCII в UDP, DNP в TCP. Возможна поставка контроллера с интегрированным модулем беспроводной связи, работающим на частоте 900 МГц или 2,4 ГГц .

В ОАО «ЗЭиМ» были разработаны контроллер с функционально децентрализованной архитектурой - КРОСС-500 и контроллер с функционально и географически децентрализованной архитектурой - ТРАССА, предназначенные для автоматизации на однородной аппаратуре объектов различных классов - простых и сложных, сосредоточенных и распределенных. Отличительной особенностью этих контроллеров является наличие в их составе модулей, которые автономно и независимо от центрального процессора выполняют не только функции ввода/вывода, но и различные управляющие функции, запрограммированные пользователем. Это существенно повышает надежность, живучесть контроллера и динамику выполнения отдельных функций, а также снижает стоимость систем.

Контроллер ThinkIO, разработанный фирмой Контрон, является новой, в максимальной степени гибкой и настраиваемой системой управления. Малые размеры контроллера (толщина не более 70 мм) обеспечивают его установку в малогабаритных промышленных коммутационных шкафах. Новая система состоит из монтируемого на DIN-рельсе компьютера ThinkIO и модульной системы ввода/вывода компании Wago. Контроллер ThinkIO оснащен процессором, совместимым с IntelR PentiumR MMX с частотой 266 МГц, сторожевым таймером, стандартными коммуникационными интерфейсами: для USB, два Fast Ethernet, RS-232 и промышленные шины (Profibus, CAN и DeviceNet), цифровым графическим DVI - интерфейсом, а также разъемами для непосредственного подключения к системе ввода/вывода Wago. Возможность конфигурирования и управления контроллером через Интернет и локальную сеть обеспечивается интегрированной программной средой SOPH.I.A.

Серия мощных программируемых контроллеров Quantum фирмы Modicon является превосходной платформой для решения всех задач автоматизации. Благодаря модульной архитектуре контроллера Quantum, масштабируемой от одиночного контроллера до глобальной системы автоматизации, он может решать наиболее ответственные задачи в масштабе целого предприятия. Контроллеры Quantum программно, а также на сетевом уровне совместимы с младшими сериями контроллеров - Compact и Momentum, что позволяет строить еще более гибкие и эффективные архитектуры управления. Quantum прост при конфигурации и в эксплуатации, предоставляет широкий выбор архитектур и модулей, имеет тысячи инсталляций по всем миру и проверен в решении сотен различных задач.

Семейство программируемых контроллеров SIMATIC S7-200 фирмы Siemens предназначены для построения относительно простых и дешевых систем автоматического управления. Они обладают высокой производительностью: высокая скорость выполнения инструкций и, как следствие, малое время цикла выполнения программы. Наличие скоростных счетчиков внешних событий, расширяющих возможные области применения контроллеров. Скоростная обработка запросов на прерывание. Контроллеры SIMATIC S7-200 обладают высокой универсальностью: возможность расширения системы управление за счет подключения дополнительных модулей ввода-вывода. Мощная система команд для быстрой и удобной обработки информации в любых практических применениях. Множество дополнительных характеристик: PPI интерфейс, поддерживающий программирование, выполнение процедур обслуживания человеко-машинного интерфейса, последовательного обмена данными с различной аппаратурой. Дружественные пакеты программирования STEP 7 Micro/Win и STEP 7 Micro/DOS. Трехуровневая парольная защита программ пользователя. Текстовый дисплей TD200 и широкий спектр панелей оператора, позволяющих создавать удобный человеко-машинный интерфейс. Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200 расширены новыми типами центральных процессоров: CPU 210, CPU 221, CPU 222 и CPU 224. Новые центральные процессоры CPU 22x по сравнению со своими аналогами имеют меньшие габариты, оснащены большими объемами памяти, имеют более высокое быстродействие, могут программироваться на языке FBD.

Одним из мировых лидеров в области разработки и производства высоконадежных промышленных контроллеров от микроконтроллеров MicroLogix до мощных контроллеров PLC является фирма Allen-Bradley. Одними из самых распространенных являются контроллеры SLC-500 (Small Logical Controller), имеющие широкий диапазон применения - от малых автономных до больших распределенных систем управления. SLC являются хорошим примером современного программируемого логического контроллера. В данном дипломном проекте применен микропроцессорный контроллер фирмы Allen-Bradley SLC-500.

Контроллеры SLC-500 могут иметь фиксированную и модульную конструкцию. Модульный контроллер представляет собой шасси, блок питания, модуль процессора и набор модулей ввода/вывода для объекта, определяемый количеством входных и выходных сигналов. В состав модульных программируемых контроллеров серии SLC входят 12 модификаций процессоров, более 80 типов модулей ввода/ вывода, специальные модули, 4 типоразмера шасси для установки модулей (4, 7, 10, 13 мест). Каждый модуль центрального процессора может поддерживать до 30 модулей ввода/вывода в системе и до 3 шасси.

3.2 Основные технические данные контроллера SLC 5/04

В разработанной системе автоматизации был использован модульный контроллер американской фирмы Allen Bradley SLC 5/04, так как его функции удовлетворяют требованиям разрабатываемой системы . В таблице 3.1 приведены краткие характеристики контроллера SLC 5/04.

Таблица 3.1 - Краткие характеристики SLC 5/04

Память программ
Дополнительная память	До 4К слов
Емкость В/В
Макс. Шасси/слот В/В
Дополнительные резервные ЗУ
Программирование	APS, RSLogix 500 A.I.
Набор инструкций
Время выполнения битовой инструкций
Типовое время сканирования	0,9 мСек / К

В разработанной системе автоматизации присутствуют следующие сигналы:

­ дискретные входы - 158;

­ дискретные выходы - 67;

­ аналоговые входы - 51.

Таблица КИПиА представлена в приложении В.

3.3 Конфигурация контроллера

В своем составе контроллер имеет:

­ CPU - 1747-L541 5/04;

­ шасси на 13 слотов - 2 шт.;

­ источник питания 1746-P4 - 2 шт.;

­ модуль дискретного ввода (24В) 1746-IB32 - 3 шт.;

­ модуль дискретного ввода (220В) 1746-IM16 - 5 шт.;

­ модуль дискретного вывода (24В) 1746-OB32 - 1 шт.;

­ модуль дискретного вывода (220В) 1746-OW16 - 4 шт.;

­ модуль аналогового ввода 1746-NI16I - 3 шт.

­ модуль аналогового ввода 1746-NR4 - 3 шт.

Таблица RTU представлена в Приложении Г.

Карта памяти представлена в Приложении Д.

3.4 Программирование контроллера

Программа управляющая системой автоматизации содержит следующие блоки:

­ основная программа;

­ подпрограмма инициализации аналоговых модулей;

­ подпрограмма копирования данных с дискретных датчиков в память контроллера;

­ подпрограмма обработки аналоговых и дискретных сигналов;

­ подпрограмма обработки ПИД инструкции.

В подпрограмме инициализации аналоговых модулей (вызывается только при первом запуске контроллера или при его перезагрузке) происходит запись конфигурационного слова .

Конфигурирование слова - инициализации аналоговых модулей 1746 - NI16I class3 представлено в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Слово инициализации для модуля 1746 - NI16I class3

Биты 15, 14, 13 - биты состояния ошибок. Если в бите 13 записан 0, то пришло значение больше 20мА, если в бите 14 - 0, то пришло значение меньше 4мА, если в последних трех битах 1, то нет ошибок.

Программирование контроллера осуществляется с помощью языка релейно-лестничной логики Ladder Logic. Этот язык программирования представляет собой лестницу, каждая ступенька которой начинается с одного или нескольких условий, а завершается действием. Причем это действие выполнится только тогда, когда будут верны условия предшествующие ему. Каждая ступенька называется «рангом». Алгоритм работы программы представлен в Приложении Е, а листинг программы в Приложении Ж.

3.5 Выбор протокола обмена информацией между контроллером и верхним уровнем АСУ ТП

Система сбора информации и контроля предназначена для сбора данных о состоянии технологических параметров, управления установками, вспомогательными системами, насосными агрегатами, снабжать обслуживающий персонал достоверной информацией.

Структура SCADA системы имеет два уровня: нижний уровень - сигналы от датчиков и верхний - автоматизированное рабочее место оператора.

Контроллер постоянно считывает информацию с датчиков, при изменении технологических параметров или превышения ими заданных уставок выдает сообщение в операторную, управляет работой насосов, задвижек, регуляторов и т.д.

Информация с датчика поступает в модуль, после чего контроллер преобразует это значение, сравнивает с уставками и посредством тэга значение отображается в мониторе оператора.

Для связи с контроллером используется сетевой адаптер 1748-KTX, предназначенный для работы с сетью DH-485 по протоколу DF1. Максимальная длина сети 4000 футов, максимальная скорость передачи данных 19,2 Кб/с .

3.6 Операторский интерфейс

В качестве программного обеспечения для реализации верхнего уровня используем RSView32, принадлежащий фирме Rockwell Software (США)

При входе и выходе из программы наблюдения происходит запрос имени пользователя и личного пароля. Для организации связи с верхним уровнем была разработана таблица тегов, представленная в Приложении И. Операторский интерфейс состоит из 11 графических экранов включая тренды и сигнализацию, иерархия экранов представлены в Приложение К.

Операторы и диспетчеры получают необходимую информацию о ходе контролируемого процесса, а так же информацию о состоянии оборудования по представлению ее на экранах MMI, представленные в Приложении Л. Для более легкого восприятия информации при создании интерфейса использовались: графики(тренды), таблицы(сигнализация), анимация и т.д.

Отображение технологических параметров процесса: температура, давление, уровень, обводненность и т.д. должно производится с определенной точностью. Минимальное значение величины, которую может измерить прибор, можно определить по формуле:

(3.1)

В качестве примера определим с какой точностью необходимо отображать давление перед задвижкой 1э.

Подобные документы

Технологический процесс цеха подготовки и перекачки нефти, структура и функции системы автоматического управления процессом. Назначение и выбор микропроцессорного контроллера. Расчет системы автоматического регулирования уровня нефти в сепараторе.

курсовая работа , добавлен 05.12.2012


Описание технологического процесса перекачки нефти. Общая характеристика магистрального нефтепровода, режимы работы перекачивающих станций. Разработка проекта автоматизации насосной станции, расчет надежности системы, ее безопасность и экологичность.

дипломная работа , добавлен 29.09.2013


Основные приемы и технологический процесс производства деревянных панелей. Выбор аппаратных средств автоматизации системы управления линии обработки. Структурная схема системы управления технологическим процессом. Разработка системы визуализации.

дипломная работа , добавлен 17.06.2013


Проектирование автоматической системы управления технологическим процессом производства картона: анализ возмущающих воздействий, выбор комплекса технических средств, разработка программного обеспечения. Создание системы защиты "Обрыв картонного полотна".

дипломная работа , добавлен 18.02.2012


Понятие автоматизации, ее основные цели и задачи, преимущества и недостатки. Основа автоматизации технологических процессов. Составные части автоматизированной системы управления технологическим процессом. Виды автоматизированной системы управления.

реферат , добавлен 06.06.2011


Предпосылки появления системы автоматизации технологических процессов. Назначение и функции системы. Иерархическая структура автоматизации, обмен информацией между уровнями. Программируемые логические контролеры. Классификация программного обеспечения.

учебное пособие , добавлен 13.06.2012


Обоснование необходимости разработки автоматизированной системы управления (АСУ) ТП У-07,08. Разработка структурной схемы АСУ. Описание функционирования системы. Модульные базовые платы. Расчет показателей надежности. Разработка программного обеспечения.

дипломная работа , добавлен 31.12.2015


Обоснование необходимости автоматизации РТК штамповки. Разработка системы логико-программного управления. Основные параметры гидрораспределителя. Определение составов входных и выходных сигналов. Разработка программы управления контроллера Овен.

курсовая работа , добавлен 22.05.2016


Назначение и технологическая схема установки предварительного сброса воды (УПСВ). Функции и структура автоматизированной системы управления УПСВ, разработка ее уровней и выбор оборудования. Расчет надежности и технико-экономической эффективности системы.

дипломная работа , добавлен 29.09.2013


Основные технические средства автоматизации. Типы программных блоков и блоков данных контроллера. Методика диагностирования оборудования. Основные системы управления технологическим процессом. Предупреждения о неисправностях в работе крана №80.

Технологические требования при разработке систем автоматического управления

При создании автоматических систем управления технологическими процессами сельскохозяйственного производства одним из наиболее ответственных этапов является разработка оптимального, то есть наиболее эффективного варианта технологического процесса, подлежащего автоматизации.

В связи с тем, что сельское хозяйство характеризуется многообразием отраслей производства и разнообразием технологических процессов, разработка оптимального технологического процесса в каждом конкретном случае представляет собой очень сложную задачу. Развитие унифицированных процессов сельскохозяйственного производства способствует успеху разработки оптимальных, пригодных для автоматизации технологических процессов. Поэтому очень актуальной, особенно в условиях перевода сельского хозяйства на промышленную основу, является проблема типизации, универсализации и даже стандартизации сельскохозяйственных технологических процессов и техники.

Перевод сельского хозяйства на промышленную основу тесно связан с процессами концентрации и интенсификации производства. В этих условиях, когда наряду с большими потоками сырья, энергии, труда идет большой поток взаимосвязанной информации, точное и правильное осмысление этой информации, принятия соответствующих оптимальных решений и вообще полноценное управление производством возможны только при использовании методов и средств автоматизации. Однако применение достижений автоматизации требует определенной технологической подготовки производственных процессов.

Опыт перевооружения ведущих отраслей народного хозяйства показывает, что эффективность автоматизации зависит от взаимосвязанного решения трех основных задач: 1) разработки новых технологических процессов и типизации их; 2) создание технологического оборудования, что обеспечивает качественное выполнение типизированного технологического процесса; 3) выработка алгоритмов эффективного управления технологическими процессами, операциями и оборудованием с помощью технических средств автоматики.

Решение первой задачи требует специальных знаний и необходимого опыта по определению заданных параметров точности, производительности, способов обработки, транспортировки, хранения, по созданию методов типизации технологических процессов и т. д., то есть здесь нужны знания и опыт специалистов-технологов сельскохозяйственного производства, что в полной мере владеют основами технологической науки.

Типизацию технологического процесса в сельскохозяйственном производстве целесообразно начинать с составления так называемого технологической цепочки.

Технологическая цепочка отражает взаимосвязь технологических процессов, отдельных операций и режимов машин, участвующих в их выполнении. Например, технологическую цепочку послеуборочной обработки зерна в потоке включает следующие операции: доставку зерна от комбайна, взвешивания зерна, его разгрузка, транспортировка норией, первичная очистка от крупных примесей на повітрорешітних машинах, транспортировки норией, сушки, охлаждения, транспортировки норией, вторичное очистки от мелких примесей, транспортировки шнеком, сортировка на триерах, сбор в бункер, взвешивания, транспортировки на склад, взвешивания и складирования.

Технологическая цепочка позволяет выявить порядок действия машин в соответствии с требованиями процесса, объем работ по операций, необходимое число машин, установить оптимальное агрегатирования и допустимый степень типизации технологических процессов. Таким образом, технологическая цепочка дает возможность глубоко проникнуть в саму технологию процесса во всех его аспектах.

Приступая к разработке систем автоматического управления, разработчик должен хорошо изучить объект автоматизации, вполне осознать все возможные режимы работы.

Следует иметь в виду, что разрабатывать автоматические системы управления объектом часто приходится для производства различных уровней развития. В связи с этим степень автоматизации и совокупность операции и режимов обусловлены уровнем развития самого производства. Следовательно, любой технологический процесс можно разделить на операции по-разному. Но при этом разделении разработчик всегда должен себе ответить на следующие основные вопросы.

1. Какие цель и задача системы автоматического управления?

2. Какие блоки составляют объект управления?

3. Какие функциональные и управляющие связи имеются между блоками, которые определяют будущую систему?

4. Какие режимы объекта управления и его блоков и сколько технологически допустимых переходов между этими режимами?

5. Какими конкретными алгоритмами описывается тот или иной режим?

6. Какие датчики и исполнительные элементы могут быть применены для данной системы?

7. Какие математические уравнения описывают взаимодействие управляющих сигналов и сигналов возмущения, характеризующие тот или иной режим работы систем?

После анализа технологических процессов или отдельных операций необходимо установить весь объем информационных параметров, характеризующих технологию и все их взаимосвязи.

Накопленная согласно поставленным вопросам информация должна быть отражена в компактной и удобной для дальнейшей работы форме. Именно это дает возможность выявить перечень информационных параметров.

Классификация информационных параметров и технологическую цепочку позволяют составить структурную схему системы управления, которая представляет собой совокупность объекта управления и управляющего устройства.

Следует иметь в виду, что неполная и неточная обработка всей информации приводит к ее искажения на следующих уровнях, к запаздыванию в принятии решений и мероприятий для согласования действий установок, поточных линий, цехов и в итоге к увеличению затрат на производство, снижение рентабельности, порчи продукции и т. д.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение ВПО

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Аэрокосмический институт

Кафедра систем автоматизации производства

Дипломный проект

на тему: Разработка системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата

Пояснительная записка

ОГУ 220301.65.1409.5ПЗ

Зав. кафедрой САП Н.З. Султанов

«Допустить к защите»

«____»__________________2009 г.

РуководительЮ.Р. Владов

Дипломник П.Ю. Кадыков

Консультанты по разделам:

Экономическая часть О.Г. Гореликова-Китаева

Безопасность труда Л.Г. Проскурина

Нормоконтролер Н.И. Жежера

РецензентВ.В. Турков

Оренбург 2009

Кафедра____САП_____________________

Утверждаю: Зав. кафедрой_____________

«______»_____________________200____г.

ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

СТУДЕНТ Кадыков Павел Юрьевич

1. Тема проекта (утверждена приказом по университету от «26» мая 2009 г. № 855-С) Разработка системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата

3. Исходные данные к проекту

Технические характеристики компрессорной установки 4ГЦ2-130/6-65; описание режимов работы компрессора 4ГЦ2-130/6-65; правила разборки и сборки компрессорной установки 4ГЦ2-130/6-65; руководство по эксплуатации комплекса средств контроля и управления МСКУ-8000.

1 анализ режимов работы газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2

2 описание действующей системы автоматики

3 сравнительный анализ существующих программно-технических комплексов автоматизации газоперекачивающих агрегатов

4 обзор и описание технологии ОРС

5 выбор значимых технологических параметров ГПА, для которых рекомендуется использование системы автоматического контроля по отклонению в сторону граничных значений

6 описание разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

7 разработка и описание схемы лабораторного стенда для испытаний разработанной программной системы автоматического контроля технологических параметров

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

Редуктор и приводная часть компрессора, ФСА (А1)

Сравнительные характеристики существующих САУ ГПА, таблица (А1)

Система автоматического контроля технологических параметров, схема функциональная (А1)

Изменение технологического параметра во времени и принцип обработки текущих данных, теоретическая диаграмма (А2)

Аппроксимация и вычисление прогнозируемого времени, формулы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, схема программы (А2)

Программный модуль автоматического контроля технологических параметров, листинг программы (А2)

Система автоматического контроля технологических параметров и панель управления оператора, экранные формы (А1)

Нормальный останов ГПА, схема программы (А2)

Аварийный останов ГПА, схема программы (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема электрическая принципиальная (А2)

Стенд для лабораторных исследований, схема структурная (А2)

6. Консультанты по проекту (с указанием относящимся к ним разделом проекта)

О.Г. Гореликова-Китаева, экономическая часть

Л.Г. Проскурина, безопасность труда

Руководитель ____________________________________ (подпись)

_____________________________ (подпись студента)

Примечания: 1. Это задание прилагается к законченному проекту и вместе с проектом предоставляется в ГЭК.

2. Кроме задания, студент должен получить от руководителя календарный график работы над проектом на весь период проектирования (с указанием сроков выполнения и трудоемкости отдельных этапов).

Введение

2.1 Общие характеристики

2.2 Система смазки

2.3 Панель управления СГУ

2.4 Патрон СГУ

2.5 Система буферного газа

2.6 Азотная установка

5.1 Обзор технологии OPC

6 Сравнение существующих готовых решений САУ ГПА

6.1 Программно-технический комплекс АСКУД-01 НПК «РИТМ»

6.2 Программно-технический комплекс САУ ГПА СНПО «Импульс»

7 Выбор значимых технологических параметров

8 Описание разработанной системы автоматического контроля технологических параметров

8.1 Функциональное назначение программы

8.1.1 Область применения

8.1.2 Ограничения применения

8.1.3 Используемые технические средства

8.2 Специальные условия применения

8.3 Руководство пользователя

9 Лабораторный стенд

9.1 Описание лабораторного стенда

9.2 Структура лабораторного стенда

9.3 Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда

10 Обоснование экономического эффекта от применения САК

10.1 Расчет затрат на создание САК

10.2 Расчет экономического эффекта от применения САК

11 Безопасность труда

Заключение

Введение

Проблему контроля технологических параметров газоперекачивающих агрегатов (ГПА) существующие системы автоматизации решают только частично, сводя ее к комплексу условий в виде граничных значений для каждого параметра, при достижении которых происходит строгая последовательность действий АСУ. Чаще всего при достижении каким-либо параметром одного из своих граничных значений, происходит лишь автоматическая остановка самого агрегата. Каждая такая остановка вызывает существенные потери материальных и экологических ресурсов, а также повышенный износ оборудования. Такую проблему можно решить введением системы автоматического контроля технологических параметров, которая могла бы динамически отслеживать изменение технологических параметров ГПА, и заблаговременно выдавать сообщение оператору о стремлении какого-либо из параметров к его граничному значению.

Поэтому актуальной и значимой задачей является разработка инструментальных средств, способных оперативно отслеживать изменения технологических параметров и заблаговременно сообщать на автоматизированное рабочее место оператора информацию о положительной динамике какого-либо параметра в отношении его граничного значения. Такие инструментальные средства могут помочь предотвратить часть остановок ГПА.

Цель дипломной работы: повышение эффективности функционирования газоперекачивающего агрегата 4ГЦ2.

Основные задачи:

Разработка программной системы автоматического контроля технологических параметров;

Разработка фрагмента ФСА газоперекачивающего агрегата с указанием значимых технологических параметров, подлежащих автоматическому контролю.

1 Общая характеристика производства

Оренбургский газоперерабатывающий завод (ОГПЗ) является одним из самых крупных заводов в России по переработке углеводородного сырья. В 1974 году Государственная приемочная комиссия СССР приняла в эксплуатацию пусковой комплекс первой очереди ОГПЗ с выработкой готовой товарной продукции. Далее последовали введение в работу второй и третьей очередей ОГПЗ.

Основными товарными продуктами при переработке сырого газа на газоперерабатывающем заводе являются:

стабильный газовый конденсат и фракция углеводородная многокомпонентная, которая транспортируется на дальнейшую переработку на Салаватский и Уфимский нефтеперерабатывающие заводы Республики Башкортостан;

сжиженные углеводородные газы (смесь пропан-бутана технического), которые используются в качестве топлива для коммунально-бытовых нужд и в автомобильном транспорте, а также для дальнейшей переработки в химических производствах; направляются потребителю в железнодорожных цистернах;

сера жидкая и комковая – поставляется на предприятия химической промышленности для производства минеральных удобрений, фармацевтической промышленности, сельского хозяйства; отправляется потребителям железнодорожным транспортом в вагонах-цистернах (жидкая) и в полувагонах (комковая);

одорант (смесь природных меркаптанов) применяется для одорирования природного газа, поступающего в коммунально-бытовую сеть.

Вся товарная продукция добровольно сертифицирована, соответствует требованиям действующих государственных, отраслевых стандартов, технических условий и контрактов, конкурентно способна на внутреннем и внешнем рынках. Все виды осуществляемой на заводе деятельности лицензированы.

Организационная структура Газоперерабатывающего завода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Организационная структура Оренбургского газоперерабатывающего завода

В состав ОГПЗ входят основные технологические цеха № 1, № 2, № 3, которые занимаются очисткой и осушкой газа от сернистых соединений, а также получением одоранта, стабилизацией конденсата, регенерацией аминов и гликолей. Также в каждом цеху есть установки получения серы и очистки отходящих газов.

У такого крупного предприятия имеется большое количество вспомогательных цехов к ним относятся: ремонтно-механический (РМЦ), электроцех, цех по ремонту и обслуживанию контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА), центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), а также водоцех, обеспечивающий все производство паром и водой.

Немаловажное значение на таком производстве отводится и автотранспортному цеху (АТЦ), так как все грузоперевозки внутри завода и за его пределами осуществляется своим автотранспортом.

2 Характеристики центробежного компрессора 4ГЦ2-130/6-65

2.1 Общие характеристики

Центробежный компрессор 4ГЦ2-130/6-65 331АК01-1(331АК01-2) предназначен для компремирования высокосернистых газов расширений (выветривания) и стабилизации, вырабатываемых в процессе переработки нестабильного конденсата I, II, III очередей завода, экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания с установок 1,2,3У-70; У-02,03; 1,2,3У-370; У-32; У-09.

Компрессорная установка (рисунок 2) установлена в помещении цеха, подключена к существующим цеховым системам газо-, водо-, воздухоснабжения, электрической сети, САУ цеха (таблица 1.1). Состав установки согласно таблице 1.2.

Рисунок 2 – Компрессорная установка с масляной системой концевых уплотнений

Сжатие газа осуществляется центробежным компрессором 4ГЦ2-130/6-65 (1.495.004 ТУ, ОКП 3643515066, далее по тексту «Компрессор»).

Компрессор спроектирован ЗАО «НИИТурбокомпрессор» им.В.Б.Шнеппа в 1987 г., изготовлен и поставлен в 1989-1991 г., в эксплуатации с 2003 г. (№1 с 22.03.2003, №2 с 5.05.2003 г.). Наработка на начало реконструкции: №1 – 12 678 часов, №2 – 7 791 час (20.06.2006). Гарантийный срок завода-изготовителя истек.

Таблица 1 – Расшифровка маркировки компрессора:

Приводом компрессора служит синхронный электродвигатель СТДП-6300-2Б УХЛ4 6000 мощностью 6.3 МВт и скоростью вращения ротора 3000 об/мин.

Повышение скорости вращения обеспечивается горизонтальным одноступенчатым мультипликатором с эвольвентным зацеплением (0.002.768 ТО).

Соединение валов компрессора и электродвигателя с валами мультипликатора обеспечивается зубчатыми муфтами со шпоночным способом посадки на вал (0.002.615 ТО).

Подшипники компрессора масляного типа. Подача масла в подшипники обеспечивается маслосистемой в составе компрессорной установки.

Система подогрева и охлаждения масла водяная.

Товарный газ на входе в компрессор проходит сепарацию и очистку. После первой и второй секций товарный газ охлаждается в АВО газа (охлаждение воздушное), проходит сепарацию и очистку.

В систему СГУ через панель управления СГУ подается буферный газ и технический азот, вырабатываемый азотной установкой из воздуха КИП. Буферный газ и воздух КИП подаются из цеховых магистралей. Состав и свойства товарного газа и буферного газа согласно таблицам 1.5 и 1.6, параметры воздуха КИП согласно таблице 1.1.

Система автоматического управления компрессорной установки выполнена на базе на МСКУ-СС-4510-55-06 (СС.421045.030-06 РЭ) и подключена к САУ цеха.

Рисунок 3 – Компрессорная установка с системой СГУ

Таблица 2 - Условия, обеспечиваемые цеховыми системами

Наименование условия	Значение
1	2
Помещение закрытое, отапливаемое с температурой окружающего воздуха, °С	От плюс 5 до плюс 45
Максимальное содержание сероводорода (H2S) в окружающем воздухе, мг/м3:	10
Постоянно
В аварийных ситуациях (в течение 2-3 часов)	100
	В – Iа
Высотная отметка от пола, м	3.7
Напряжение питающей сети, В	380, 6000, 10 000
Частота питающей сети, Гц	50
Система КИП и А	МСКУ-СС 4510-55-06
Регулируемый (поддерживаемый) параметр в КИПиА	Потребляемая мощность (³5.8 МВт), давление (£6.48 МПа) и температура газа (£188°С) на выходе из компрессора
Воздух КИП	По ГОСТ 24484‑80
Давление абсолютное, МПа	Не менее 0.6
Температура, °С	плюс 40
	1 990
Класс загрязненности по ГОСТ 17433-83	Класс «I», Н2S до 10 мг/нм3
Буферный газ	Таблицы 4-5
Давление абсолютное, МПа	от 1.5 до 1.7
Температура, °С	от минус 30 до плюс 30
Производительность объемная при стандартных условиях (20°С, 0.1013 МПа), нм3/час	1 038
Примеси	Не более 3 мкм
Тип масла для смазки подшипников корпуса сжатия компрессора и муфт	ТП-22С ТУ38.101821-83

В состав компрессорного агрегата входят:

Блок корпуса сжатия;

Электродвигатель;

Агрегат смазки;

Блок маслоохладителей;

Промежуточный и концевой охладители газа;

Входной промежуточный и концевой сепараторы;

Система смазки, включая межблочные трубопроводы;

Трубные сборки газовых коммуникаций;

Система КИП и А.

Таблица 3 - Основные характеристики компрессорного агрегата 4ГЦ2

2.2 Система смазки

Система смазки предназначена для подачи смазки в подшипники корпусов сжатия компрессора, электродвигателя, мультипликатора и зубчатых муфт. На время аварийной остановки компрессора при неработающих электрических масляных насосах подача масла к подшипникам осуществляется из аварийного бака, расположенного над компрессором.

Таблица 3 - Условия нормальной работы агрегата смазки

Агрегат смазки (АС-1000) состоит из двух блоков фильтров, двух электронасосных агрегатов, бака масляного, агрегата тонкой очистки, двух маслоохладителей.

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей.

Агрегат тонкой очистки масла предназначен для сепарации масла от воды и механических примесей и состоит из центробежного сепаратора УОР-401У и электродвигателя, смонтированных на общей раме.

Бак масляный – это резервуар в котором собирается, хранится и отстаивается от посторонних примесей (воды, воздуха, шламов), масла, сливающиеся из узлов трения. Бак представляет собой сварную прямоугольную ёмкость, разделённую перегородками на 2 отсека:

Сливной для приёма и предварительного отстоя масла;

Заборный.

Слив масла из системы осуществляется через пеногаситель. В верхней части бака расположен люк для очистки закрытый крышкой. На линии соединения бака с атмосферой установлен огневой преградитель, для предотвращения попадания огня в маслобак. Для подогрева масла, маслобак снабжён змеевиковым подогревателем. Для предотвращения попадания пара (парового конденсата) в маслобак в случае разгерметизации змеевика имеется защитный кожух, заполненный маслом.

Для охлаждения масла имеется маслоохладитель, который представляет собой кожухотрубный аппарат горизонтального исполнения с неподвижными трубными досками. Масло охлаждается подачей воды из оборотного водоснабжения в змеевик маслоохладителя.

Сухие газодинамические уплотнения предназначены для гидрозатвора концевых уплотнений корпусов сжатия для центробежных компрессоров типа 4ГЦ2-130/6-65 331АК01-1(2).

В состав сухих газодинамических уплотнений входят:

Панель управления СГУ;

Патроны СГУ;

Установка газоразделительная мембранная МВа-0.025/95, далее по тексту;

- «Азотная установка».

Агрегат смазки (АС-1000) состоит из 2-х блоков фильтров, 2-х электронасосных агрегатов, бака масляного, агрегата тонкой очистки, 2-х маслоохладителей.

Блок фильтров предназначен для очистки масла, поступающего в узлы трения от механических примесей. Агрегат тонкой очистки масла предназначен для сепарации масла от воды и механических примесей и состоит из центробежного сепаратора УОР-401У и электродвигателя, смонтированных на общей раме.

Электронасосные агрегаты предназначены для подачи масла в узлы трения при пуске, работе, остановке компрессора и состоят из насоса и электродвигателя. Один из насосов является основным, другой – резервным.

Слив масла из системы осуществляется через пеногаситель. В верхней части бака расположен люк для очистки закрытый крышкой. На линии соединения бака с атмосферой установлен огневой преградитель, для предотвращения попадания огня в маслобак. Для подогрева масла, маслобак снабжён змеевиковым подогревателем. Для предотвращения попадания пара (парового конденсата) в маслобак в случае разгерметизации змеевика имеется защитный кожух, заполненный маслом. Для охлаждения масла имеется маслоохладитель, который представляет собой кожухотрубный аппарат горизонтального исполнения с неподвижными трубными досками. Масло охлаждается подачей воды из оборотного водоснабжения в змеевик маслоохладителя.

2.3 Панель управления СГУ

Панель управления СГУ предназначена для управления и контроля работы патронов СГУ и представляет собой трубную конструкцию из нержавеющей стали, с расположенной на ней контрольно-измерительными приборами и регулирующей арматурой, установленная на собственной раме.

Панель управления СГУ включает в себя:

Систему буферного газа, обеспечивающую подачу на узлы СГУ очищенного газа;

Систему контроля утечек газа;

Систему разделительного газа.

Таблица 4 - Основные параметры панели СГУ:

Наименование параметра	Значение
1	2
Тип панели управления СГУ	2 TFLB PN 70
Конфигурация	Трубная конструкция
Класс взрывозащиты	EExi IIC T4
Система подачи буферного газа
Давление абсолютное, МПа	1.67	1.08
Температура, °С	от -с 20 до + 30)	+ 15
Расход, нм3/час	66.2	33.1
Максимальный размер твердых частиц, мкм	2
Максимальный перепад давления на фильтре, кПа	60
Система подачи разделительного газа	На входе в панель СГУ (один вход)	На выходе из панели СГУ (на два патрона)
Давление абсолютное, МПа	0.51	0.134
Температура, °С	Плюс 40	Плюс 33

2.4 Патрон СГУ

Патрон СГУ разделяет перекачиваемый, товарный (уплотняемый) газ и атмосферный воздух и предотвращает попадание утечек газа в полость подшипниковых камер и попадания масла в проточную часть компрессора.

Патрон СГУ состоит из двух механических уплотнений, расположенных друг за другом (тандем). Тип патрона по направлению вращения - реверсивный.

Уплотнительная ступень патрона СГУ представляет собой два кольца: неподвижное (статорная часть или торец) и вращающееся на валу ротора (роторная часть или седло). Через зазор между ними газ перетекает из области высокого давления в область низкого давления.

Торец уплотняется О-образным кольцом в качестве вторичного уплотнения.

На внутренней поверхности втулки уплотнения устанавливаются кольца допуска (вставляются в специально выточенные канавки и приклеиваются по месту).

Статорная часть пары трения выполнена из графита. Роторная часть выполнена из карбидвольфрамового сплава с канавками. Канавки спиралевидной формы выполняют в однонаправленных по направлению вращения уплотнениях, канавки симметричной формы - в уплотнениях реверсивного типа

Наличие канавок на роторной части уплотнительной пары при вращении вала приводит к возникновению подъёмной силы, которая препятствует исчезновению зазора. Постоянное наличие зазора между кольцами обеспечивает отсутствие сухого трения между поверхностями колец.

Симметричная форма канавок в реверсивном уплотнении относительно радиальной линии обеспечивает работу патрона СГУ при вращении в любом направлении.

Закрутка потока в зазоре позволяет отбросить твердые частицы к выходу из зазора. Величина твёрдых частиц, попадающих в зазор не должна превышать по величине минимальной рабочей величины зазора (от 3 до 5 мкм),

Величина зазора в уплотнительной ступени патрона СГУ зависит от параметров газа перед уплотнением (давления, температуры, состава газа), скорости вращения ротора, конструктивной формы элементов уплотнения.

При увеличении давления перед уплотнением величина зазора уменьшается, осевая жёсткость газового слоя возрастает. С увеличением скорости вращения ротора увеличивается зазор, и возрастают утечки газа через ступень уплотнения.

Патрон отделен от проточной части концевым лабиринтным уплотнением, от подшипниковых камер – барьерным уплотнением (графитовое уплотнение типа Т82).

Давление перед концевыми лабиринтами первой и второй секции соответствует давлению во всасывающей камере первой секции.

Для предотвращения попадания газа компремирования из проточной части в патрон СГУ на первую ступень патрона СГУ (со стороны проточной части) подается буферный (очищенный товарный) газ.

Большая часть (более 96 %) буферного газа поступает через лабиринтное уплотнение в проточную часть компрессора, а меньшая просачивается в полость между уплотнительными ступенями патрона, откуда обеспечивается контролируемый сброс утечек на свечу (первичная утечка менее 3 %).

Вторая (внешняя) ступень патрона работает под давлением близким к атмосферному. Она запирает первичную утечку, а также является страховочной на случай разгерметизации первой уплотнительной ступени патрона. В случае сбоя первичного уплотнения, вторичное уплотнение берет на себя его функции и работает как одинарное уплотнения

В качестве разделительного газа в линию барьерного уплотнения подводится технический азот, который производит из воздуха КИП азотная установка.

Азот подается в канал барьерного графитового уплотнения со стороны подшипниковых камер и предотвращает попадание масла и его паров на вторую ступень патрона, а также газа в подшипниковую камеру.

Азот не образует взрывоопасной смеси с газом в полости вторичной утечки и «выдувает» её на свечу. Величина вторичной утечки не контролируется.

Патрон СГУ обеспечивает уплотнение и безопасную работу компрессора в диапазоне его рабочих режимов и при остановке компрессора под давлением в контуре.

Таблица 5 - Основные параметры патрона СГУ

Наименование параметра	Значение
1	2
Тип патрона СГУ	Т28АТ
Конфигурация	Тандем двухстороннего действия
Тип барьерного уплотнения	Малорасходное графитовое уплотнение типа Т82
Направление вращения патрона СГУ	Реверсивного типа
Скорость вращения ротора, об/мин	8796
Уплотняемая среда	Товарный газ (таблица 1.5)
Максимальное уплотняемое давление абсолютное, МПа	1,08
Температура уплотняемого газа, °С	От плюс 25 до плюс 188
Разделительный газ	технический азот по ГОСТ 9293-74
Параметры первичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5)
Давление (абсолютное), МПа	0,118
Температура, °С	Плюс 15
Расход, нм3/час	0,96
Параметры вторичной утечки
Состав газа	Буферный газ (таблица 1.5) и разделительный газ
Давление абсолютное, МПа	0.098
Температура, °С	Плюс 30
Расход, нм3/час	2,10
Буферный газ, нм3/час	0,24
Разделительный газ, нм3/час	1,86
Длина, мм	131,0
Диаметр по валу, мм	120,5
Максимальный наружный диаметр, мм	208,0
Масса, кг	16,1
Масса роторной части, кг	8,22

2.5 Система буферного газа

Буферный газ из заводской магистрали проходит тонкую очистку в моноблоке фильтров John Crane (двойной фильтр - один фильтр рабочий, один резервный) и далее дросселируется до параметров, необходимых на входе в патроны СГУ.

Моноблок фильтров производства коМПании Джон Крейн – это дублированная система фильтров. Во время работы действует только один фильтр. Не останавливая компрессор, можно переключиться с одного фильтра на другой.

Моноблок фильтров имеет клапан переключения и байпасный клапан. Байпасный клапан создаёт давление в полостях клапана переключения с обеих сторон, чтобы избежать сбоя при односторонней загрузке в течение длительного времени. Кроме того, этот байпасный клапан наполняет газом корпус второго фильтра. При переключении на второй фильтр, поток не прерывается. В нормальных условиях эксплуатации байпасный клапан должен быть открыт. Он должен быть закрыт только в случае замены фильтра. Диаметр отверстия перепускного клапана минимизирован до 2 мм. Это гарантирует выброс очень небольшого количества газа в атмосферу в случае, если байпасный клапан будет случайно оставлен открытым во время замены фильтроэлементов.

Все шаровые краны А2 - А9, входящие в моноблок фильтров, закрыты в вертикальном положении и открыты в горизонтальном положении рычага.

На каждой стороне моноблока для каждого фильтра имеется выпускное отверстие и канал продувки. На нижней стороне каждого из корпусов расположены дренажные отверстия, закрытые заглушками.

Фильтр должен проверяться не реже чем раз в 6 месяцев на предмет образования конденсата и/или засорения. На начальном этапе эксплуатации рекомендуется проводить еженедельные визуальные проверки фильтрующих элементов.

Каждый патрон СГУ снабжен системой контроля утечек газа и отвода первичной утечки газа на свечу и вторичной утечек газа в атмосферу.

Разделительный газ подается в панель СГУ и дросселируется до давления необходимого на входе в патроны СГУ. Система предназначена для предотвращения утечек газа в подшипниковый узел, исключения взрывоопасной концентрации перекачиваемого газа в полостях компрессора, а также защиты СГУ от попадания масла из полостей подшипников. Система оснащена байпасным каналом, включающим предохранительный клапан, который направляет избыточное давление прямо на свечу.

2.6 Азотная установка

Азотная установка включает в себя блок подготовки воздуха, блок разделения газов и систему управления и контроля. Основными элементами установки являются два мембранных газоразделительных модуля на основе полых волокон. Модули работают по методу мембранного разделеня. Суть этого метода заключается в различной скорости проницания газов через полимерную мембрану за счёт перепада парциальных давлений. Модули предназначены для разделения газовых смесей.

Кроме модулей в установку входят:

Адсорбер АД1 для очистки воздуха;

Электронагреватель Н1 для подогрева воздуха;

Фильтры Ф1, Ф2, Ф3 и Ф4 для окончательной очистки воздуха;

Шкаф контроля и управления.

Модуль состоит из корпуса и размещённым в нём пучком полых волокон. Воздух подаётся внутрь полых волокон и кислород, проникая через стенки волокон, заполняет межволоконное пространство внутри корпуса и выходит через патрубок «Выход пермеата» наружу, а оставшийся внутри волокон газ (азот) подаётся через патрубок «Выход азота» на стойку управления СГУ.

Фильтры Ф1-Ф4 предназначены для очистки воздуха от капельного масла и пыли.

Адсорбер АД1 предназначен для очистки воздуха от паров масла. В металический корпус, между решётками, засыпается активированный уголь. На нижнюю решётку к сетке прикреплено фильтровальное полотно. Активный уголь СКТ-4 и фильтровальное полотно «Фильтра-550» подлежит замене через 6000 часов работы адсорбера.

Электронагреватель предназначен для подогрева поступающего в модуль воздуха. Электронагреватель представляет собой сосуд с теплоизолированным от внешней среды корпусом и размещённым в нём трубчатым нагревателем (ТЕН).

Штуцеры шт.1, шт.2 и наконечники нк-1, нк-2 предназначены для отбора анализа от модулей ММ1 и ММ2 при настройке установки. Для отбора анализа следует надеть резиновый шланг на соответствующий наконечник, соединить его с газоанализатором и ключом отвернуть на 1/3 оборота против часовой стрелки.

Поверхность волокна имеет пористую структуру с нанесённым на его газоразделительным слоем. Принцип действия мембранной системы основан на различной скорости проникновения компонентов газа через вещество мембраны, из-за разницы парциальных давлений на различных сторонах мембраны.

Азотная установка работает полностью в автоматическом режиме. Система контроля и управления обеспечивает контроль параметров установки и защиту от аварийных ситуаций, отключение в случае неисправности автоматически.

Таблица 6 - Основные параметры азотной установки

Наименование параметра	Значение
1	2
Тип установки	МВа-0.025/95
Конструктивное исполнение	Модульное
Класс взрывозащиты	ЕEх T6
Категория помещения по ПУЭ-76	В – Iа
Вид климатического исполнения по ГОСТ 150150-69	УХЛ 4
Параметры воздуха на входе
	30±5
Температура, °С	(от плюс 10 до плюс 40)±2
Давление абсолютное, МПа	0,6±0,01
Содержание механических частиц, мг/м3	0,1
Содержание паров масла, мг/м3	0,1
Относительная влажность, %	100
Параметры технического азота на выходе
Объёмный расход при стандартных условиях (20°С, 0.1013 МПа), нм3/час	15±1
Температура, °С	Не более 40
Давление абсолютное, МПа	0,55±0,01
Объемная доля кислорода не более, %	5
Точка росы не выше, °С	Минус 45
Содержание механических частиц и масла, мг/м3	Не более 0,01
Относительная влажность, %	0
Объёмный расход пермиата (обогащённого кислородом воздуха) на выходе, нм3/час	от 13 до 20
Электропитание	Однофазный, напряжение 220 В, 50 Гц
Потребляемая мощность, кВт	2,0±0,2
Время выхода на режим, мин	Не более 10
Габаритно-массовые характеристики
Длина, мм	2400
Ширина, мм	550
Высота, мм	1600
Масса установки, кг	Не более 200

3 Описание технологического процесса и технологической схемы объекта

При работающем блоке очистки и стабилизации конденсата (У-331) газ стабилизации из 331В04 направляется в сепаратор 331АС104, где отбивается от жидкости и через отсекатель 331ААУ1-1 поступает на узел редуцирования с клапанами PCV501-1 и PCV501-2, регулирующими давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7-7,5 кгс/см2.

Уровень жидкости в сепараторе 331С104 измеряется прибором LT104 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331АС104 до 50 % (700 мм) включается сигнализация 331LAH104 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа стабилизации измеряется прибором FT510, температура - прибором ТЕ510, давление - прибором РТ510 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в трубопроводе газа стабилизации от 331В04 до клапанов 331PCV501-1 и 331PCV501-2 контролируется прибором РТ401 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При падении давления в коллекторе газа стабилизации ниже 6 кгс/см2 автоматически открывается клапан 331PCV501А, который установлен на трубопроводе подачи газа с нагнетания 2-ой ступени компрессора в коллектор газа стабилизации. Давление во всасывающем коллекторе измеряется прибором 331РТ501, регулируется клапанами 331PCV501-1 и PCV501-2, которые установлены на трубопроводе подачи газа стабилизации во входной коллектор. При понижении давления ниже 6 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL501 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газы расширения и выветривания из 331В05А направляются в сепаратор 331АС105, где отбиваются от жидкости и через отсекатель 331ААУ1-2 поступают на узел редуцирования с клапаном 331PCV502, регулирующим давление во всасывающем коллекторе в пределах 5,7-7,5 кгс/см2.

Уровень жидкости в сепараторе 33А1С105 измеряется прибором LT105 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

При повышении уровня жидкости в сепараторе 331С105 до 50 % (700 мм) включается сигнализация 331LAH105 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход газа расширения и выветривания измеряется прибором FT511, температура - прибором позиции ТЕ511, давление - прибором РТ511 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Давление в трубопроводе газа расширения и выветривания от 331В05А до клапана PCV502 контролируется прибором РТ402 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При падении давления в коллекторе газа стабилизации ниже 10 кгс/см2 автоматически открывается клапан PCV502А, который установлен на трубопроводе подачи газа с нагнетания 2-ой ступени компрессора в коллектор газа выветривания. Давление во всасывающем коллекторе измеряется прибором РТ502 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора, регулируется клапаном PCV502, который установлен на трубопроводе подачи газа выветривания во входной коллектор. При понижении давления ниже 10 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL502 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газы расширения, выветривания и стабилизации после узлов редуцирования объединяются в общий коллектор (количество до 40000 м3/час) и с температурой от 25 до 50 оС подаются во входные сепараторы 331С101-1 или 331С101-2, расположенные на всасе 1-ой ступени центробежных компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2). Возможна подача экспанзерных газов, газов стабилизации и выветривания во входной коллектор из коллектора низконапорных газов, поступающих с установок 1,2,3У70, У02,03, 1,2,3У370, У32, У09.

Расход низконапорных газов измеряется прибором FT512, температура - прибором ТЕ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление в коллекторе низконапорных газов измеряется прибором РТ512 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Давление газа стабилизации во входном коллекторе измеряется по месту техническим манометром и приборами РТ503 и PIS503 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления менее 5,7 кгс/см2 включается сигнализация PAL503 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении давления более 6,5 кгс/см2 включается сигнализация РАН503 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. От превышения давления во входном коллекторе предусмотрена защита. При повышении давлении во входном коллекторе более 7,5 кгс/см2 автоматически открывается клапан PCV503.

Газы стабилизации проходят через сепаратор 331С101-1 (331С101-2), отбиваются от жидкости и поступают на всас 1-ой ступени компрессора.

Давление газа на всасе 1-ой ступени измеряется приборами РТ109-1 (РТ109-2), РТ110-1(РТ110-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на всасе компрессора измеряется приборами ТЕ102-1(ТЕ102-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С101-1 (331С101-2) измеряется приборами LT825-1 (LT825-2), LT826-1 (LT826-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 7 % (112 мм) включается сигнализация 331LAH825-1 (331LAH825-2), 331LAH826-1 (331LAH826-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах 331С101-1, 331С101-2 до 81 % (1296 мм) включается блокировка 331LAHH825-1(2), 331LAHH826-1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2. При этом автоматически отключаются электродвигатели вентиляторов АТ101-1,2,3,4 (АТ102-1,2,3,4), закрывается на нагнетании основной кран КШ114-1 (КШ114-2) и кран-дублёр КШ116-1 (КШ116-2), открывается антипомпажный клапан КД101-1 (КД101-2), открываются краны:

КШ121-1 (КШ121-2) - сброс на факел с трубопроводов всаса;

КШ122-1 (122-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 1-ой ступени;

КШ124-1 (124-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени;

КШ115-1 (КШ115-2) - байпас основного крана на нагнетании;

КШ125-1 (125-2) - сброс на факел с трубопроводов нагнетания 2-ой ступени между кранами КШ114-1 (КШ114-2) и КШ116-1 (КШ116-2);

закрывается основной кран на всасе КШ102-1 (КШ102-2) и далее идёт операция «Продувка после остановки».

Продувка компрессоров 331АК01-1 или 331АК01-2 производится чистым (товарным) газом. При продувке компрессоров автоматически открывается КШ131-1 (КШ131-2) по подаче товарного газа на продувку компрессоров. Через 7 минут после начала продувки закрываются КШ121-1 (КШ121-2) и КШ122-1 (КШ122-2). В следующие 7 минут при условии, что давление нагнетания 2-ой ступени менее 2 кгс/см2, закрываются КШ131-1 (КШ131-2), КШ124-1 (КШ124-2), КШ125-1 (КЩ125-2) и отключаются маслонасосы уплотнений Н301-1 (Н301-2), Н302-1 (Н302-2), закрывается КШ301-1 (КШ301-2) по подаче буферного газа, отключаются маслонасосы системы смазки Н201-1 (Н201-2), Н202-1 (Н202-2) и вентилятор наддува главного электродвигателя. Аварийный останов завершён.

По окончании продувки газом проводится продувка азотом, которая осуществляется открытием вручную вентиля по подаче азота и дистанционно крана КШ135-1 (КШ135-2).

Давление товарного газа до обратного клапана измеряется прибором РТ506 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления газа до 20 кгс/см2 включается сигнализация 331РАL506 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. Давление товарного газа после обратного клапана, измеряется приборами РТ507, PIS507 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении давления газа до 30 кгс/см2 включается сигнализация PAL507 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Расход товарного газа измеряется приборами FE501, FE502 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении расхода газа до 1100 м3/час включается сигнализация 331FAL501, 331FAL502 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура товарного газа измеряется приборами ТЕ502, ТЕ503 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа до 30оС включается сигнализация TAL502, TAL503 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Перепад давления газа в сепараторах 331С101-1 (331С101-2) измеряется приборами позиции 331РdТ824-1 (331PdT824-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления газа более 10 кПа включается сигнализация 331PdAH824-1 (331РdАН824-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 1-ой ступени компрессоров с давлением до 24,7 кгс/см2 и температурой 135оС подается в аппарат воздушного охлаждения АТ101-1 (АТ101-2), где охлаждается до температуры 65оС. Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессоров измеряется приборами ТЕ104-1 (ТЕ104-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа на нагнетании 1-ой ступени компрессора измеряется приборами РТ111-1(2), РТ112-1(2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении давления газа стабилизации с нагнетания 1-ой ступени компрессора до 28 кгс/см2 включается сигнализация 331РАН111-1 (331РАН111-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура газа с нагнетания 1-ой ступени компрессора измеряется прибором ТЕ103-1 (ТЕ103-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа на выходе с АТ101-1 (АТ101-2) измеряется приборами ТЕ106-1 (ТЕ106-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ101-1 (АТ101-2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL106-1 (331ТАL106-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. Поддержание температуры газа на выходе из АТ101-1 (АТ101-2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды; отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха - в зимнее время. Регулирование температуры газа на выходе из АТ101-1(АТ101-2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ101-1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН(L)106-1 в следующем режиме:

Таблица 7 – Режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ101-1 (АТ101-2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ120-1 (ТЕ120-2), ТЕ122-1 (ТЕ122-2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и приточными жалюзи осуществляется сезонно вручную. При понижении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101-1 (АТ101-2) до 50 оС включается сигнализация 331ТАL122-1 (331ТАL122-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры воздуха перед трубным пучком АТ101-1 (АТ101-2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАН122-1 (331ТАН122-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При повышении температуры газа на выходе из АТ101-1 (АТ101-2) до 90 оС включается сигнализация 331ТАН106-1 (331TAН106-2), на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении температуры до 95оС включается блокировка 331TAHН106-1 (331ТАНН106-2) на мониторе рабочего места оператора поступает звуковое сообщение и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331К01-1 или 331К01-2 в той же последовательности.

Охлажденный в 331АТ101-1 (331АТ101-2) газ стабилизации проходит через сепараторы 331С102-1 (331С102-2), отбивается от жидкости и поступает на всас 2-ой ступени компрессоров.

Давление газа на всасе 2-ой ступени компрессоров измеряется приборам РТ123-1 (РТ123-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления газа на сопле сужающего устройства СУ102-1 (СУ102-2), установленного между сепараторами 331С102-1 (331С102-2) и всасом 2-ой ступени, измеряется прибором PdT120-1 (PdT120-2) и на мониторе рабочего места оператора регистрируются показания.

Температура газа на всасе 2-ой ступени компрессора измеряется приборами ТЕ108-1 (ТЕ108-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Уровень жидкости в сепараторах 331С102-1 (331102-2) измеряется приборами LT805-1 (LT805-2), LT806-1 (LT806-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17 % (102 мм) включается сигнализация 331LAH805-1 (331LAH805-2), 331LAH806-1 (331LAH806-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При дальнейшем повышении уровня в сепараторах до 84 % (504 мм) включается блокировка позиции 331LAHH805-1 (331LAHH805-2), 331LAHH806-1 (331LAHH806-2) поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2 в той же последовательности.

Перепад давления газа в сепараторах 331С102-1 (331С102-2) измеряется приборами 331РdT804-1 (331PdT804-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH804-1 (331PdAH804-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до 331АТ102-1 (331АТ102-2) измеряется приборами РТ-124-1 (РТ124-2), РТ125-1 (РТ125-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на 2-ой ступени (всас – нагнетание) измеряется приборами 331PdТ122-1 (331PdТ122-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров до АТ102-1 (АТ102-2) измеряется прибором ТЕ109-1 (ТЕ109-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Температура газа на входе в АТ102-1 (АТ102-2) измеряется приборами ТЕ110-1 (ТЕ110-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Газ с нагнетания 2-ой ступени компрессоров с давлением до 65 кгс/см2 и температурой 162 - 178 оС подаётся в аппарат воздушного охлаждения АТ102-1 (АТ102-2), где охлаждается до температуры 80 - 88 оС.

Температура газа на выходе из АТ102-1 (АТ102-2) измеряется приборами ТЕ113-1 (ТЕ113-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении температуры газа на выходе с АТ102-1 (АТ102-2) до 65 оС включается сигнализация 331ТАL113-1 (331ТАL113-2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. Поддержание температуры газа на выходе из АТ102-1 (АТ102-2) осуществляется регулированием производительности вентилятора при помощи изменения угла наклона лопастей в весенне-летний и зимний периоды, отключением и включением вентилятора, включением в работу системы рециркуляции нагретого воздуха - в зимнее время.

Регулирование температуры газа на выходе из АТ102-1 (АТ102-2) осуществляется отключением и включением электродвигателей вентиляторов АТ102-1,2,3,4 от сигнализации 331ТАН(L)113-1 в следующем режиме:

Таблица 8 – режимы регулирования температуры газа на выходе

Температура воздуха перед трубным пучком АТ102-1 (АТ102-2) регулируется изменением угла наклона верхних и боковых заслонок, преточных жалюзей, контролируется приборами ТЕ121-1 (ТЕ121-2), ТЕ123-1 (ТЕ123-2) с регистрацией на мониторе рабочего места оператора. Управление верхними, боковыми заслонками и преточными жалюзями осуществляется сезонно вручную. При повышении температуры в 331АТ102 до 105 оС включается сигнализация 331ТАН113-1 (331ТАН113-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

При дальнейшем повышении температуры на 331АТ102 до 115оС срабатывает блокировка 331ТАНН113-1 (331ТАНН113-2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2 в той же последовательности.

Охлажденный в АТ102-1 (АТ102-2) газ компримирования проходит через сепараторы 331С103-1 (331С103-2), отбивается от жидкости, поступает в общий коллектор и далее через отсекатели 331А-АУ4, 331А-АУ-5 направляется на I, II, III очереди завода на переработку.

Уровень жидкости в 331С103-1 (331С103-2) измеряются приборами LT815-1 (LT815-2), LT816-1 (LT816-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При повышении уровня жидкости в сепараторах до 17 % (102 мм) включается сигнализация 331LAH815-1 (331LAH815-2), 331LAH816-1 (331LAH816-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Перепад давления в сепараторах 331С103-1 (331С103-2) измеряется приборами 331PdT814-1 (331PdT814-2). При повышении перепада давления до 10 кПа включается сигнализация 331PdAH814-1 (331PdAH814-2) и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) после 331С103-1 (С103-2) до основного крана КШ114-1 (КШ114-2) измеряется прибором РТ128-1 (РТ128-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа в коллекторе нагнетания после КШ114-1 (КШ114-2) измеряется прибором РТ129-1 (РТ129-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Давление газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) после диафрагмы ДФ101-1 (ДФ101-2), установленной между основным краном КШ114-1 (КШ114-2) и краном-дублёром основного крана КШ116-1 (КШ116-2), измеряется приборами РТ136-1 (РТ136-2), РТ137-1 (РТ137-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Перепад давления на диафрагме ДФ101-1 (ДФ101-2) измеряется приборами PdT138-1 (PdT138-2), PdT139-1 (PdT139-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора.

Температура газа с нагнетания 2-ой ступени компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) после основного крана КШ114-1 (КШ114-2) измеряется прибором ТЕ111-1 (ТЕ111-2) с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора, регулируется клапаном КД102-1 (КД102-2), который установлен на трубопроводе подачи горячего газа с нагнетания компрессоров 331АК01-1 (331АК01-2) на смешение с охлажденным газом после сепараторов 331С103-1 (331С103-2).

При понижении давления газа до 61 кгс/см2 включается сигнализация 331PAL504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение. При повышении давления газа до 65 кгс/см2 включается сигнализация 331РАН504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Температура скомпримированного газа в выходном коллекторе измеряется прибором ТЕ501 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. Расход скомпримированного газа на выходном коллекторе измеряется прибором FТ504 с регистрацией показаний на мониторе рабочего места оператора. При понижении расхода газа до 20600 м3/час включается сигнализация 331FAL504 и на монитор рабочего места оператора поступает звуковое сообщение.

Жидкие углеводороды, отсепарированные во входном, промежуточном, конечном сепараторах соответственно С101-1(2), С102-1(2), С103-1(2), сливаются в подземные ёмкости 339В09, 335В13 или в 331В06. Слив углеводородов из корпуса компрессоров в подземную ёмкость производится во время остановки компрессора.

Сброс газа с предохранительных клапанов и со сбросных устройств осуществляется на факел низкого давления. Сброс азота, вытесняемого очищенным газом с компрессорной установки перед ее пуском, осуществляется на свечу.

При остановке У-331 на ремонт предусмотрена работа компрессоров на газе стабилизации и выветривания с У-730, У-930, экспанзерных газах, газах стабилизации и выветривания с установок 1,2,3У-70, У-02,03, 1,2,3У-370, У-30, У-32, У09. В этом случае отделение 331 (вместе с сепараторами 331В04, 331В05В, А) глушится от коллекторов подачи газа выветривания и стабилизации на границе У-331.

Газ выветривания и стабилизации с У-730, У-930 поступают в сепараторы 331С105 и 331С104, где отбиваются от жидкости и направляются на редуцирующие клапаны 331PCV502 и 331PCV501(1,2), минуя сепараторы 331В04, 331В05В,А.

В зависимости от количества подаваемого на центробежные компрессоры газа предусматриваются следующие режимы работы:

Один компрессор в работе, один в резерве;

Оба компрессора в работе.

При необходимости компримирование газа производится поршневыми компрессорами 331К01А.В, которые остаются в резерве. Необходимые условия работы для поршневых компрессоров, находящихся в резерве:

Давление всаса 1-ой ступени не менее 10 кгс/см2 ;

Давление всаса 2-ой ступени не менее 20 кгс/см2.

При загрузках газа до 40000 м3/час в работе находится один центробежный компрессор. При увеличении выработки углеводородного конденсата установками У-330, У-730, У-32, У-930 соответственно увеличивается расход газа. При загрузках газа от 40000 м3/час до 80000 м3/час включается в работу резервный центробежный компрессор.

В случае останова одного из центробежных компрессоров включается в работу поршневой компрессор 331К01А или 331К01В, оставшийся в работе центробежный компрессор останавливается. Совместная работа поршневых и центробежных компрессоров не допускается.

4 Порядок технического обслуживания процесса

При эксплуатации компрессора необходимо придерживаться требований настоящей инструкции, правил, норм и инструкций по промышленной безопасности, действующих на ГПЗ:

Не допускать при пуске компрессора присутствия лиц, которые не участвуют в пуске;

Не находиться в зоне расположения зубчатой муфты;

Не запускать компрессор, пока не запущена и не отрегулирована система смазки и СГУ;

Не подавать в компрессор рабочий газ, если не работает система газодинамических сухих уплотнений;

Не допускать работу компрессора в помпажном режиме.

Пульсация (помпаж) компрессора вызывается нарушением нормальных условий технологического режима, которое создаёт противодавление в нагнетательном коллекторе.

Для безопасной работы компрессоров 331А-К01-1 (331А-К01-2) предусмотрен контроль следующих параметров:

ТЕ201 температура опорного подшипника компрессора точка 3;

ТЕ202 температура опорного подшипника компрессора точка 1;

ТЕ203 температура опорного подшипника компрессора точка 2.

При повышении температуры подшипников до 85 ºС срабатывают сигналы 331ТАН201, 331ТАН202, 331ТАН203.

При повышении температуры подшипников до 95 ºС включается блокировка 331ТАНН201, 331ТАНН202, 331ТАНН203, поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331А-К01-2.

При высоком виброперемещении передней опоры вала корпуса компрессора (50 мкм) срабатывает сигнал 331GAH1-1 (331GAH1-2). При высоком виброперемещении задней опоры вала корпуса компрессора (50 мкм) срабатывает сигнал 331GAH1-1 (331GAH1-2). При очень высоком виброперемещении передней и задней опоры вала корпуса компрессора (65мкм) включается блокировка 331GAHН1-1 (331GAНH1-2) и 331GAHН2-1 (331GAНH2-2) и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высоком осевом сдвиге вала корпуса компрессора (0,4 мм) срабатывает сигнал 331GAH3-1 (331GAH3-2).

При осевом сдвиге вала корпуса компрессора (0,6 мм) включается блокировка 331GAHН3-1 (331GAHН3-2) и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высокой температуре масла на сливе из упорного подшипника 85 ºС срабатывают предупредительная сигнализация 331ТАН201-1(2), при повышении температуры масла до 90 ºС включается блокировка 331ТАНН201-1(2) и происходит автоматическая остановка компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высокой температуре (масла на сливе из опорных подшипников со стороны упорного подшипника и со стороны мультипликатора) 85 ºС включается сигнализация 331ТАН202-1(2), 331ТАН203-1(2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора.

При повышении температуры масла до 95 ºС включается блокировка 331ТАНН202-1(2), 331ТАНН203-1(2) и происходит автоматическая остановка компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

Для безопасной работы основного электродвигателя предусмотрен контроль следующих параметров:

Температура подшипников электродвигателя точки 15, точки 16. При повышении температуры подшипников до 80 оС включается сигнализация 331ТАН15-1(2), 331ТАН16-1(2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении температуры до 85 оС включается блокировка 331ТАНН15-1(2), 331ТАНН16-1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

Температура воздуха охлаждения электродвигателя контролируется приборами ТЕ7, ТЕ8, ТЕ9, ТЕ10. При повышении температуры зондов электродвигателя до 65 оС включается сигнализация 331ТАН7, ТАН10 и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышение температуры зондов до 75 оС включается блокировка 331ТАНН7, 331ТАНН10, поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

При высокой виброскорости передней и задней опоры электродвигателя (7 мм/сек) включается сигнализация 331ZАН8-1(2), 331ZАН9-1(2) и поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора. При дальнейшем повышении виброскорости до 10 мм/сек, включается блокировка ZАНН8-1(2), ZАНН9-1(2), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2.

Давление воздуха продувки и вентиляции электродвигателя контролируется приборами РТ1, РТ2, РТ3, РТ4, РТ5. При давлении воздуха продувки и вентиляции 0,003 кгс/см2 включается блокировка PALL-1(2)), поступает звуковое сообщение на монитор рабочего места оператора и происходит автоматическая остановка электродвигателя компрессора 331АК01-1 или 331АК01-2 с задержкой времени 5сек.

На компрессорной установке контролируются следующие параметры:

Низкое давление воздуха КИП на установке 331А, при 0,4 МПа срабатывает сигнализация 331PAL7.

При 50 % (второй порог) срабатывает световой и звуковой сигнал в машзале, сообщение на мониторе оператора. Включение аварийно-вытяжной вентиляции В-1, В-2, В-3, В-4, В-5, В6-1, В6-2, В-7. 331QAHН-1 точки 1-7.

В случае пожара в машзале установки 331А включается световой и звуковой сигнал в машзале, появляется сообщение на мониторе рабочего места оператора. Отключение аварийно-вытяжных вентиляторов В-1, В-2, В-3, В-4, В-5, В6-1, В6-2, В-7 и приточных вентиляторов П1-1, П1-2, П2-1, П2-2. Обслуживающий персонал установки 331А действует на основании плана ликвидации аварии.

Во избежание возникновения пожара необходимо:

Не допускать пропуска газа во фланцевых соединениях и через концевые уплотнения;

Перед пуском продувать компрессор инертным газом (азотом). Степень продувки контролировать анализом кислорода в продувочном газе (не более 1 %);

Следить за правильностью распределения давления по ступеням;

Следить за температурой охлаждающей воды на выходе (не более 40 ºС);

Следить за температурой газа в конце сжатия каждой ступени;

Следить за исправным состоянием предохранительных клапанов;

Следить за затяжкой фундаментных болтов компрессора и его агрегатов, так как все болты должны быть затянуты равномерно;

Следить за состоянием фундамента;

Следить за сливом масла из охладителя при остановке компрессора;

Следить за уровнем масла в аварийном баке.

5 Описание действующей системы автоматики

Система автоматического управления газоперекачивающим агрегатом 4ГЦ2-130/6-65 на базе комплекса средств контроля и управления МСКУ-СС 4510-55-06 предназначена для автоматического выполнения задач управления и регулирования агрегата 4ГЦ2-130/6-65 с электрическим двигателем, центробежным нагнетателем и вспомогательным технологическим оборудованием.

Составные части САУ размещаются в операторной ПЭБ, в блоке автоматики, в блоках и отсеках ЭГПА.

Объектом управления САУ является газоперекачивающий агрегат 4ГЦ2-130/6-65, содержащий центробежный нагнетатель, синхронный электрический двигатель с асинхронным запуском, а также оборудование и системы, обеспечивающие их работу:

Крановую обвязку ЭГПА;

Систему маслоснабжения, включающую маслосистему смазки двигателя, маслосистему уплотнения нагнетателя, маслосистему дегазации масла, систему охлаждения газа.

Описание устройства и работы САУ проводятся по структурной схеме САУ, приведенной на рисунке 4.

Работа с САУ осуществляются с помощью ПЭВМ пульта оператора и панели управления (ПУ).

САУ построена на базе комплекса средств контроля и управления МСКУ-СС 4510-55-06 (в дальнейшем - МСКУ), осуществляющего прием и обработку входных сигналов от аналоговых и дискретных датчиков объекта и формирование команд управления исполнительными механизмами. Технические средства МСКУ размещены в двух двусторонних приборных шкафах, которые устанавливаются в помещении ПЭБ. Основными компонентами МСКУ являются устройство управления (УУ), устройство регулирования (УР) и устройства связи с объектом дискретные (УСОД 1, УСОД 2). Описание и работа комплекса МСКУ приведены в руководстве по эксплуатации на комплекс 31.024500.07-55-06РЭ.

В процессе труда на человека кратковременно или длительно воздействуют вредные факторы. Эти факторы, оказывающие раздельное или совместное вредное воздействие на человека в условиях производства, называются производственными факторами. Результатом их отрицательных воздействий могут явиться профессиональные заболевания. Появление производственных факторов связано с нерациональной организацией трудовых процессов или с неблагоприятными условиями окружающей среды.

Неправильная организация труда приводит к преждевременному утомлению из-за перенапряжения отдельных органов, нерационального чередования движений, монотонности. Неправильное цветовое и архитектурное решение интерьера вызывают отрицательные эмоции. Наконец, наличие опасностей, когда у человека нет уверенности в обеспечении безопасности во время работы, отвлекает, нервирует и утомляет.

Государственный стандарт определяет условия труда как совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда.

Факторы, влияющие на человека в процессе трудовой деятельности, можно подразделить следующим образом:

Психофизиологические условия - физическая, нервно-психологическая нагрузка, монотонность, ритм труда;

Санитарно-гигиенические условия - микроклимат, состояние воздушной среды, шум, освещение - определяются внешней производственной средой и санитарно-бытовым обслуживанием;

Эстетические - архитектурно-художественное и конструктивное оформление интерьеров, оборудование рабочих мест, озеленение, применение функциональной музыки и др.;

Социально-психологические условия характеризуют взаимоотношения в трудовом коллективе и создают соответственный психологический настрой.

По характеру воздействия на организм человека производственные факторы можно разделить на адаптируемые и неадаптируемые. К адаптируемым относятся факторы, к воздействию которых организм человека может в некоторых пределах приспособиться. Происходящее при этом снижение работоспособности можно восстановить с помощью рационального режима труда и отдыха. К неадаптируемым относятся факторы, вызывающие необратимые воздействия на организм человека.

Целью раздела «Безопасность труда» является проверка состояния охраны труда в операторной цеха №3 установки У-330 Оренбургского ГПЗ.

11.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

Меры по улучшению микроклимата. Для повышения влажности воздуха в кабинете применять увлажнители воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной водой; помещения проветривать каждый час.

Меры по улучшению электробезопасности. Так как работа оператора электронно-вычислительных машин связанна с применением ПЭВМ и дополнительных устройств, питание которых осуществляется электрическим током, то предусмотрены следующие меры снижения риска поражения электрическим током:

Использование двойной изоляции;

Выравнивание скачков напряжения с помощью источников бесперебойного питания;

Обеспечение заземления всех частей ПЭВМ.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

Анализ опасных и вредных факторов на рабочих местах при паспортизации аттестации рабочих мест проводятся в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 и предусматривает комплексную оценку вредности факторов производственной среды и тяжести работ в баллах по степени отклонения фактических параметров производственной среды и трудового процесса от действующих гигиенических нормативов.

Эксплуатация программного комплекса должна проводиться в соответствии с санитарными нормами и правилами СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

Эксплуатация программного средства для автоматического контроля технологических параметров будет происходить в операторной цеха №3, на установке У-330 Оренбургского ГПЗ.

Операторная располагается на первом этаже специализированного корпуса. Проанализируем помещение операторной, так как именно там будет происходить эксплуатация программного модуля, на предмет соответствия и обеспеченности безопасных условий труда.

Освещение рабочего места - важнейший фактор создания нормальных условий труда. Практически возникает необходимость освещения как естественным, так и искусственным светом. Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток. Освещенность рабочего стола колеблется в пределах от 300 до 500 лк, в зависимости от времени суток, что соответствует нормам.

Эксплуатация ПЭВМ в помещениях без естественного освещения допускается только при соответствующем обосновании и наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выданного в установленном порядке.

Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

В операторной ситуация с естественным освещением складывается следующим образом: окна выходят на северо-восток. На всех окнах имеются жалюзи.

Для искусственного освещения в операторной используются лампы дневного света. Их достоинства:

Высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более);

Продолжительный срок службы (до 10000 часов);

Малая яркость светящейся поверхности;

Спектральный состав излучаемого света - высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более).

Одним из недостатков таких ламп является высокая пульсация светового потока, вызывающая утомление зрения. Поэтому коэффициент пульсации освещенности регламентирован в пределах 10 - 20 % в зависимости от разряда зрительной работы.

Площадь на одно рабочее место с ПЭВМ для взрослых пользователей должна составлять не менее 6,0 кв. м для ПЭВМ с монитором на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и 4,5 кв. м для ПЭВМ с жидкокристаллическим монитором, а объем - не менее 20,0 куб. м. В операторной все мониторы является жидкокристаллическими. Помещение операторной имеет площадь и объем на одного пользователя многократно превышающие норматив (в среднем - по 10 кв. м).

Длительное воздействие шума и вибрации на организм человека приводит к развитию переутомления, снижению производительности и качества труда на производстве, способствует развитию общих и профессиональных заболеваний.

Любой источник шума характеризуется, прежде всего, звуковой мощностью. Мощность источника Р - это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени. Шум вредно действует на организм и снижает производительность труда. Уровень звукового давления по отношению к порогу слышимости DLР = 120 – 130 дБ соответствует порогу болевого ощущения. Звуки, превышающие по своему уровню этот порог, могут вызывать боли и повреждения в слуховом аппарате. Шум создает значительные нагрузки на нервную систему человека, оказывает на него психологическое воздействие. Вредные последствия шума тем больше, чем сильнее шум и продолжительнее его действие. Таким образом, шум на рабочем месте не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в приложении 1 к СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах частот и уровня звука, создаваемого ПЭВМ»

В производственных помещениях, в которых работы на ПЭВМ является основными (диспетчерские, операторские, расчетные, кабины и посты управления, залы вычислительной техники и др.), должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. Параметры микроклимата в операторной соответствуют нормам.

Для повышения влажности воздуха в помещениях с ПЭВМ следует применять увлажнители воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной питьевой водой.

Ионизация воздуха в операторной не проводится.

В помещении отсутствуют токсические вещества, нет промышленной пыли и нет химически активной среды.

Все компьютеризированные рабочие места операторной соответствуют Санитарным правилам и нормам (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 приложение 4 и приложение 5). Все рабочие столы отвечают эргонометрическим требованиям. Высота всех рабочих столов составляет 725 мм. Все столы имеют пространство для ног высотой 600 мм, шириной 750 мм и на уровне вытянутых ног - 650 мм.

Конструкции рабочих стульев обеспечивают поддержание рациональной позы при работе с ПЭВМ, позволяют менять позу с целью снижения статистического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Конструкция рабочих стульев обеспечивает ширину и глубину сидения 400 мм. Поверхность сидения с закругленным передним краем. Регулировка высоты поверхности сиденья в пределах 400 – 550 мм и углам наклона вперед до 15 градусов и назад до 5 градусов, высоту опорной поверхности спинки 320 мм, ширину 400 мм и радиус кривизны горизонтальной плоскости - 400 мм, угол наклона вертикальной спинки в пределах 0±30 градусов, регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в пределах 260 – 400 мм, стационарные подлокотники длиной 300 мм и шириной 55 мм.

Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 600 – 700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов. Благодаря эргономичной мебели выполнение этих требований не требует дополнительных усилий.

Особое внимание уделяется электробезопасности. В помещениях с ПЭВМ для питания электроприборов используется напряжение 220 В. Помещения должны быть оснащены аптечкой первой помощи и порошковыми огнетушителями. В кабинете преподавательской находится порошковый огнетушитель. Аптечка также присутствует. Основными причинами поражения электрическим током являются: пробой изоляции, короткое замыкание, несоблюдение правил техники безопасности. Для предотвращения чрезвычайных ситуаций применены следующие технические способы и средства защиты:

Регулярные инструктажи работающих;

Защитное отключение.

Защита персонала от воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона осуществляется путем проведения организационных и инженерно-технических мероприятий (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03).

К организационным мероприятиям относится выбор рациональных режимов работы оборудования и ограничение места и времени нахождения персонала в зоне воздействия излучения (защита расстоянием и временем).

Инженерно-технические мероприятия включают: рациональное размещение оборудования; использование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места (поглотители мощности, экранирование).

При одновременном воздействие ряда факторов интегральная оценка тяжести труда в баллах определяется по выражению:

(11.1)

где - интегральный показатель категории тяжести в баллах;

Элемент условий труда на рабочем месте, имеющий наибольший балл;

Сумма количественной оценки в баллах значимых элементов условий труда без ;

N – количество элементов условий труда;

10 – число, введенное для удобства расчетов.

Интегральный показатель тяжести труда позволяет определить влияние условий труда на работоспособность человека. Для этого сначала вычисляется степень утомляемости в условных единицах. Зависимость между интегральным показателем тяжести труда и утомлением выражается уравнением:

где Y – показатель утомления в условных единицах;

Интегральный показатель категории тяжести в баллах;

15,6 и 0,64 – коэффициенты регрессии.

Зная степень утомления, можно определить уровень работоспособности, то есть величину противоположную утомлению по выражению:

Соответственно можно определить, как изменилась работоспособность при изменение тяжести труда и как это повлияло на его производительность:

(11.4)

где - прирост производительности труда;

И - работоспособность в условных единицах до и после внедрения мероприятий, понизивших тяжесть труда;

0,2 – поправочный коэффициент, отражающий усредненную зависимость между повышением работоспособности и ростом производительности труда.

Производится оценка условий труда в баллах до и после внедрения мероприятий. Результаты оценки приведены в таблице 13.2.

Таблица 11.1 –Оценка условий труда на рабочем месте оператора

Факторы тяжести труда		Значения до внедрения мероприятий	Баллы	Значения после внедрения мероприятий		Баллы
1		2	3	4		5
Санитарно-гигиеническая
Наличие токсичных веществ		0,8-1	2	<0,8	1
Температура воздуха на рабочем месте, °С	Холодный	14-13	4	19	2
	Теплый	24..26	3	20	1
Относительная влажность воздуха, %		60	2	50	1
Скорость движения воздуха, м/с	Холодный	0,4	3	0,2	2
	Теплый	0,6	3	0,3	2
Шум, уровень звука, дБА		50	1	50	1
Освещенность		0,8	2	0,8	2
Психофизиологические
Величина физической нагрузки: общая, выполняемая мышцами корпуса и ног за смену; рабочая поза (характеристика).
Величина нервно-психической нагрузки: количество движений в час; число важных объектов наблюдения.
Напряжение зрения: разряд зрительных работ; точность зрительных работ.		Малой точности		Малой точности
Монотонность: число приемов; длительность повторяющихся операций

В результате мероприятий по эргономике и охране труда температура воздуха на рабочем месте оператора в холодный период года в помещение превысилась с 15 до 18 ˚С, скорость движения воздуха в холодный период года уменьшилась с 0,4 до 0,3 м/с.

Интегральная оценка тяжести труда до и после внедрения мероприятий определяется по формуле (13.1):

До внедрения мероприятий:

что соответствует пятой категории тяжести труда.

После внедрения мероприятий:

что соответствует второй категории тяжести труда.

Определяется работоспособность.

До внедрения комплекса мероприятий:

Показатель утомления по формуле (13.2):

;

Уровень работоспособности по формуле (13.3):

После внедрения:

Показатель утомляемости:

;

Уровень работоспособности:

Изменение производительности труда (прирост производительности труда) за счет изменения работоспособности по формуле (36) составит:

.

11.3 Возможные чрезвычайные ситуации

Чрезвычайная ситуация (ЧС) – состояние, при котором в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории ил акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносит ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природе.

На рабочем месте оператора возможен пожар, связанный с короткими замыканиями электрического оборудования.

Пожар - это стихийно развивающиеся процессы горения. Необходимым условием возникновения пожара является наличие окислителя, горючего и источника загорания. При отсутствии одного из них пожар не возникнет.

Высокую пожароопасность технологических процессов на участке определяет многообразие причин пожаров: нарушение технологического режима, неисправность электрооборудования, неудовлетворительная подготовка оборудования к ремонту, самовозгорание материалов, неисправность запорной арматуры, конструктивные недостатки оборудования и др.

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-85 и ГОСТ 12.1.010-76 вероятность возникновения пожара в течение года не должна превышать 10–6.

Обеспечение пожарной безопасности достигается строгим соблюдением противопожарных требований, регламентированных СНиП 2.01.02-85, типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий, правилами устройства электроустановок.

Для профилактики пожаров на участке проектом предусмотрено следующее:

Установка мусороприёмников и сбор промасленной ветоши;

Размещение в помещениях огнетушителей и пожарных щитов (лопаты, багор, лом, песок, емкость с водой), а также противопожарных гидрантов.

При возникновении пожара персонал обязан

Оповестить пожарную службу по телефону 01;

Оповестить начальство;

Организовать вынос наиболее ценных документов;

Использовать до приезда пожарных команд первичные средства тушения (пожарные краны, песок, вёдра, огнетушители пенные (ОП), воздушнопенные (ОВП), углекислотные (ОУ)).

Для незамедлительной эвакуации людей, имущества и обеспечения работы по тушению пожара категорически запрещается: загромождать незастроенную территорию вокруг цеха, проходы, проезды, ворота, подъездные пути к пожарным кранам водопровода, к местам пожарного инвентаря и оборудования.

При тушении пожара в цехе применяются противопожарные средства - огнетушителями (УП – 2М, ОУ-12, ОУ – 8) и песок. Количество огнетушителей выбираем из расчета один огнетушитель на 50 м2 , то есть 1 единица, а песок – из расчета один ящик объемом 0,5 м3 на 100 м2 площади – 0,2 м3.

При начале значительного пожара необходимо вызвать пожарную службу по телефону 01, и до приезда пожарных приступить к эвакуации ценного имущества и тушению пожара собственными силами.

Рабочее место должно быть оснащено общеобменной вентиляцией обеспечивающей 5-ти кратный обмен воздуха в течении часа, с местным отсосом у реактора установки, а также огнетушителем, песком, кошмой.

Первая помощь. При всяком подозрении на отравление необходимо срочно вызвать врача или отправить больного в ближайшую больницу. До прихода врача необходимо попытаться удалить из организма или обезвредить вредные вещества. При попадании токсичных металлов с пищей необходимо вызвать рвоту и промыть желудок. Рвоту нельзя вызывать, если больной находится в полубессознательном состоянии и при резком нарушении кровообращения. Для ускорения выведения через почки применяют мочегонные средства и обильное питье, но если функции почек не нарушены. При отравлении через дыхательные пути прибегают к искусственному дыханию с целью быстрого выведения вредных веществ легкими. Для усиления обезвреживающей функции печени вводят глюкозу с инсулином. При значительном попадании в кровь проводят переливание крови. Воздействие на болезненные явления, вызванные в зависимости от действия токсичных металлов: при ослаблении дыхания и кислородной недостаточности следует применить искусственное дыхание, вдыхание кислорода в смеси с углекислотой, средства, возбуждающие дыхание (камфара, коразол, кофеин, лобелин, кордиамин); при угнетении центральной нервной системы - средства возбуждающие ее деятельность (камфара, коразол, кофеин); при возбуждении центральной нервной системы - наркотические и снотворные средства (эфир, барбитураты); при сердечной недостаточности (строфантин, камора, кофеин); при коллапсе - адреналин, эфедрин.

Определим план эвакуации рабочих при пожаре в цехе №3 (рис.11.1)

Рисунок 11.1 – Схема эвакуации рабочих цеха №3

11.4 Расчет продолжительности эвакуации из здания

По категории помещения относится к группе А и II степени огнестойкости. Допустимая продолжительность эвакуации из здания по таблице 1.1 не должна превышать 6 минут.

Время задержки начала эвакуации принимается 3,1 мин по таблице В.1 приложения В с учетом того, что здание имеет сирену пожарной сигнализации.

Для определения времени движения людей по первому участку (операторной), с учетом габаритных размеров комнаты 12х10 м, определяется плотность движения людского потока на первом участке по формуле (13.5):

где N1 – число людей на первом участке, чел.;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, принимается по таблице Г.1 приложения Г, м2/чел.;

l1 и b1 – длина и ширина первого участка пути, м.

м2/м2.

По таблице Г.2 приложения Г скорость движения составляет 100 м/мин, интенсивность движения 1м/мин, т.о. время движения по первому участку вычисляют по формуле:

где l1 – длина первого участка пути, м;

– значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м2/м2.

мин.

Длина дверного проема принимается равной нулю. Наибольшая возможная интенсивность движения в проеме в нормальных условиях qmax=19,6 м/мин, интенсивность движения в проеме шириной 1,1 м рассчитывается по формуле:

, (13.7)

где b – ширина проема, м;

Если , то движение через проем проходит беспрепятственно, где

19,6 м/мин.

Время движения в проеме определяется по формуле:

мин.

м/мин.

Время движения по этому участку вычисляют по формуле (13.6):

мин.

Для определения времени движения людей по второму участку (операторной), с учетом габаритных размеров комнаты 8х7 м, определяется плотность движения людского потока на втором участке по формуле (13.5):

м2/м2.

Скорость движения составляет 100м/мин, интенсивность движения 1,0 м/мин, т.о. время движения по второму участку (из операторной) по формуле (13.6):

мин.

Длина дверного проема принимается равной нулю. Интенсивность движения в проеме шириной 1,1 м рассчитывается по формуле (13.7):

Если , то движение через проем проходит беспрепятственно.

Время движения в проеме определяется по формуле (13.8):

мин.

Скорость движения после дверного проема по проходу один определяется по таблице Г.2 приложения Г в зависимости от интенсивности:

м/мин

По таблице Г.2 приложения Г скорость движения составляет 90 м/мин.

мин.

При переходе на третий участок происходит слияние людских потоков, поэтому интенсивность движения определяется по формуле:

, (13.10)

м/мин.

По таблице Г.2 приложения Г скорость движения равняется 80м/мин, поэтому время движения по коридору первого этажа по формуле (13.6):

мин.

Тамбур при выходе на улицу имеет длину 5 метров, на этом участке образуется максимальная плотность людского потока и скорость падает до 15 м/мин,

Интенсивность движения через дверной проем на улицу шириной более 1,6 м – 8,5 м/мин, время движения через него по формуле (13.8):

мин.

Рассчитаем общее время эвакуации:

Таким образом, расчетное время эвакуации из помещения меньше допустимого.

Заключение

В дипломном проекте представлена программная реализация системы автоматического контроля технологических параметров газоперекачивающего агрегата.

Разработанный программный модуль, в отличие от других существующих систем автоматического контроля, информирует оператора в тех случаях, когда контролируемый технологический параметр только начинает отклоняться в сторону граничного значения, а не по его достижении. Такой подход позволяет предупредить развитие некоторых нештатных ситуаций благодаря их обнаружению на ранней стадии развития.

По результатам расчетов, произведенных в данной работе, программный модуль автоматического контроля окупится за 0,08 лет.

Программный модуль автоматического контроля разработан в среде Borland Delphi 7 с использованием современной технологии передачи данных OPC и поэтому этому может использоваться на различных автоматизированных рабочих местах операторов, где используется технология OPC для предоставления информации о технологическом процессе.

Список использованных источников

1 Карпов Б.С. Delphi: специальный справочник [текст] // Карпов Б.С. – СПб. : Питер, 2001.- 688 с.

2 Гофман В. Э. Работа с базами данных в Delphi [Текст] // Гофман В. Э. - СПб. : БХВ-Петербург, 2001. - 656 с. : ил.

3 Модин А.А. Справочник разработчика АСУ // Модин А.А., Яковенко Е.Г. – М.: Экономика, 1978. – 582с

4 Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги:

справочник в 6 томах. – М.: ИП РадиоСофт, 2001. – 608 с.

5 Усатенко С.Т. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство стандартов, 1992. – 316 с.

6 Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник / С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов; Под общ. ред. С.Т. Хвоща. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. – 640 с.

7 Солников, Р.И. Автоматизированное проектирование систем автоматики и управления [Текст] / Р.И. Солников; – М.: Высшая школа, 1991. – 300 с.: с 145-210. 5000 экз.

8 Клеймёнов, А.В. Расчётно-пояснительная записка к декларации промышленной безопасности опасных производственных объектов ГПУ [Текст]: тех. указание / А.В. Клеймёнов; Газпромпечать. Оренбург. – Изд. 1-е. - Оренбург: Оренбурггазпром, 2005 с.189 с.: с. 7-145. – 100 экз.

9 Андреев Г.И. Практикум по оценке интеллектуальной собственности. Учеб. пособие [Текст] // Андреев Г.И., Витчинка В.В., Смирнов С.А.–М.: Финансы и статистика, 2003.- 176 с.: ил.

10 Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы [Текст]. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. – 32 с.

11 Воронова В.М. Определение категории тяжести труда: Метод. указ. к дипломному проектированию [Текст] // Воронова В.М., Егель А.Э. – Оренбург: Изд-во ОГУ, 2004. – 20 с.

12 Ефремов И. В. Расчет продолжительности эвакуации из общественных и производственных зданий при чрезвычайных ситуациях [Текст] : метод. указания по дипломному проектированию // Ефремов И. В. - Оренбург: ОГУ, 2008. - 28 с. - Библиогр.: с. 23.. - Прил.: с. 24.