Автоматизированная система управления установкой отжига труб

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

 

 

специальность 220201  «Управление  и информатика в технических системах»

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломному проекту на тему: «Автоматизированная  система управления установкой отжига труб»

 

 

 

 

 

  Дипломник                          УИТС-00-2 Осипов А.Г.

 

  Руководитель                          ассистент каф. КС Дубатовка У.В.

 

  Консультанты:              к.т.н., доцент каф. ПромЭко

                                                                 Двойникова А.В.

                                 

 

                                                          асс. каф. ОПиВЭД  Александрова А.В.

 

 

 

          Работа к защите допущена:

 

          Зав. кафедрой КС:                                   д.т.н. Кузяков О.Н.

 

 

          Дата защиты_____________                      Оценка___________                                                     

 

 

            

Тюмень 2005

 

ФДЕРАЛЬНОЕ  АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

 

 

          

                                                                                    Кафедра «Кибернетических систем»

                                 заведующий кафедрой КС

                                                                                            д.т.н., профессор Кузяков О.Н.

_____________________________

«______»________________2005 г.

Задание на дипломное проектирование

Студенту ____Осипову Артёму Геннадьевичу               __________________________

1. Тема проекта утверждена приказом по университету от

 «  22 »   марта   2005 г.   № 249              

           Автоматизированная система управления  установкой отжига труб            .                                                                                                             

 

2. Срок сдачи студентом  законченного проекта «  01  »   июня    2005 г.

3. Исходные данные  к проекту __________________________________________

                                                 ___________________________________________________

________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________

 

4. Содержание расчетно-пояснительной  записки (перечень подлежащих  разработке   вопросов)

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________    

 

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

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

6. Консультанты по  проекту (с указанием относящихся  к ним разделов проекта)

 

             КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ  ЭФФКТИВНОСТИ. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА.

 

Экономический раздел      __________ Александрова А.В., асс. каф. ОПиВЭД

Задание: ____________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Безопасность      

жизнедеятельности    _________  Двойникова А.В., к.т.н., доцент каф. ПромЭко.

Задание:_________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата выдачи задания  «  22  »      марта    2005 г.

 

Руководитель  ____________   Дубатовка У.В.

 

Задание принял к исполнению «  22  »      марта    2005 г.

 

 

_______________________________

(подпись студента)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ведомость дипломного проекта

 

№

Формат

Обозначение

Наименование

Кол-во

Прим.

Технологическая документация

1

А4

Пояснительная записка

138

стр.

Графическая документация

2

А4

Плакат

Схема размещения объектов УОТ

1

3

А4

ТюмГНГУ.220201.249.111 ДA

Схема автоматизации УОТ

1

4

А4

Плакат

Блок-схемы алгоритмов функционирования системы

2

5

А4

Плакат

Иерархия экранов MMI

1

6

А4

Плакат

Экраны MMI

3

7

А4

Плакат

Надежность проекта

1

8

А4

Плакат

Показатели экономической эффективности проекта

2

9

А4

Плакат

Планировка помещения и размещение осветительных приборов в операторной

1

ТюмГНГУ.220201.249.023   ВП

Ведомость дипломного проекта

Лит.

Масса

Масшт.

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Осипов А.Г.

Пров.

Дубатовка У. В.

Лист 1

Листов 1

УИТС 00-2

Н. контр.

Лянге И. А.

Утв.

Кузяков О. Н.

 

Реферат

 

Пояснительная записка  содержит 138 страниц машинописного  текста, 20 таблиц, 4 рисунка, список использованных источников – 21 наименование, 11 приложений.

АВТОМАТИЗАЦИЯ, ПЕЧЬ ОТЖИГА, ГОРЕЛКА, ИНСИНЕРАТОР, ТЕМПЕРАТУРА, ИЗМЕРЕНИЕ, РЕГУЛИРОВАНИЕ, УПРАВЛЕНИЕ,  КОНТРОЛЛЕР, MMI, RTU, MTU.

Объектом проектирования является установка отжига труб (УОТ). Объект находится на территории регионального сервисного центра.

Цель проекта –  разработка проекта автоматизированной системы управления технологическим  процессом установки отжига труб в пакете Rockwell Software на базе микроконтроллера SLC 5/04 фирмы Allen-Bradley.

При автоматизации рассматривается 51 сигнал, в число которых входит 19 аналоговых, 32 дискретных.

Разработан проект управления технологическим процессом установки отжига труб, включающий в себя:

- анализ и выбор  аппаратных средств верхнего  и нижнего уровня;

- анализ технологического  процесса УОТ  

- создание программного  обеспечения верхнего и нижнего  уровня в пакете Rockwell software;

- разработку технологических  окон человеко-машинного интерфейса  в программном пакете Rockwell software.

В ходе работы производятся необходимые расчеты по надежности, энергопотреблению, экологичности проекта, а также расчет экономической эффективности.

Область применения: внедрение  проекта возможно на УОТ регионального  сервисного центра, Нижневартовской  базы по ремонту труб.

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

С развития электронной  промышленности и микроэлектроники развивались и автоматизированные системы управления (АСУ). В настоящее время трудно себе представить современное предприятие, без электронных систем управления и контрольно-измерительных приборов.

Ремонт труб является непрерывным технологическим процессом  и производится круглосуточно, в любую погоду, поэтому для нормальной эксплуатации необходимо обеспечить постоянный дистанционный контроль над работой технологических объектов и за их состоянием.

Поддержание с заданной точностью  на заданном уровне параметров быстротекущих технологических процессов при ручном управлении оказывается невозможным. Поэтому современные производства возможны только при оснащении технологических установок соответствующими измерительными системами и введением  автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР  МЕТОДОВ И СРЕДСТВ

1.1 Обзор современных инструментальных сред

 

Сегодня в России в нефтегазовой отрасли наиболее широко используются следующий ряд общепромышленных MMI:

• InTouch, американской фирмы Wonderware;
• Trace Mode, российской фирмы AdAstra Research Group LTD;
• RS View32, компании Rockwell Software, США;
• GENESIS;
• RealFlex;
• Metso DNA.

В отечественной промышленности широко применяется система для  разработки операторского интерфейса Trace Mode, которая состоит из инструментальной системы и исполнительных (run-time) модулей. При помощи инструментальной системы осуществляется разработка АСУ. Исполнительные модули служат для запуска в реальном времени проектов, разработанных в инструментальной системе Trace Mode.

1.1.1 Пакет Trace Mode

 

Trace Mode создана в архитектуре клиент-сервер и основана на новейшей распределенной общей модели объектов – DCOM, лежащей в основе Windows NT. Поэтому отдельные модули системы легко сопрягаются между собой, а АСУТП на базе Trace Mode легко поддерживать, развивать и интегрировать в корпоративные информационные системы. В Trace Mode существует более 150 алгоритмов обработки данных и управления, в том числе фильтрация, PID, PDD, нечеткое, адаптивное, позиционное регулирование, управление устройствами (клапан, задвижка и так далее). Trace Mode поддерживает автоматическое горячее резервирование, поддержку единого сетевого времени. Обмен с независимыми приложениями производится с использованием OPC, DDE, SQL, DCOM.

1.1.2 Пакет InTouch

 

В течение последних  нескольких лет на отечественном  рынке программного обеспечения для систем автоматизации заметно выделяется SCADA-пакет InTouch разработки американской фирмы Wonderware. Программное обеспечение InTouch является объектно-ориентированным интерфейсом «человек-машина» (MMI), генератором задач для промышленной автоматизации, управления процессом и сбора информации. Одной из самых значительных новых возможностей данного программного обеспечения является возможность использования ранее созданных графических объектов «Wizard», что позволяет создавать проект быстрее и проще. Возможное использование модулей SPC, Recipe и SQL помогает пользователю удовлетворить различные требования по созданию рапортов.

InTouch использует объектно-ориентированную  графику. Объекты и группы объектов  перемещать, изменять их размеры  и анимировать быстрее, чем графические картинки. Мощный объектно-ориентированный инструмент дает возможность для создания, выравнивания, вращения, инвертирования, копирования, стирания, и др. Этим инструментом можно пользоваться, используя панель управления или меню. InTouch поддерживает любую графику, и позволяет иметь неограниченное количество объектов в окне. Анимационные связи могут быть заданы таким образом, чтобы поддержать изменения размера, цвета, движения. Анимационные связи поддерживают работу с дискретными, аналоговыми и строковыми переменными, горизонтальными и вертикальными движками, дискретными и аналоговыми кнопками, кнопками показа и стирания окон. Они связаны с линиями и цветом текста, с вертикальными и горизонтальными размерами, вертикальным и горизонтальным местоположением, вертикальным и горизонтальным заполнением, вращением и мерцанием. Распределение тревог поддерживает одновременную работу с несколькими источниками поступления таких сигналов в одно и тоже время. Возможно легкое задание ситуации тревоги и ее приоритета. InTouch поддерживает от 1 до 999 приоритетов тревог и изменения цветов сообщений в зависимости от статуса тревоги.

InTouch использует стандартный  интерфейс Windows GUI, т.о. очень просто  переходить от одной InTouch версии к другой, или от InTouch к другим программам, работающим в Windows.

Доступ SQL фирмы Wonderware позволяет  пользователям InTouch иметь доступ ко всем популярным программам баз данных, включая Microsoft SQL Server, ОRАСLЕ, SуВаsе, dВаsе и другие, поддерживающие платформу “Ореп Dаtа Ваsе”.

Встроенные в InTouch объекты  позволяют осуществлять простое  создание исторических трендов и трендов реального времени. Возможно отображение до восьми переменных на тренде и возможно каждую переменную читать из собственного файла. Каждый исторический тренд имеет возможности по выбору типа курсора, масштаба, сдвига и центровки. Возможен экспорт данных в ЕХСЕL, файл данных или в канал DDE. Тренд реального времени поддерживает работу с четырьмя переменными. Нет предела количеству графиков, которые могут быть показаны.

Функции InTouch поддерживают логические и математические выражения. Пользователь может показывать на дисплее  действительное число с одним  знаком после запятой, в то время  как при вычислениях используется плавающая арифметика с двойной точностью. Кроме того, имеются такие функции как: операция со строками, математические функции, чтение/запись файлов, работа с системными ресурсами, представление в шестнадцатеричной системе счисления. Пользователь имеет возможность описывать свои собственные функции и добавлять их в меню.

1.1.3 Пакет Genesis

 

Программный пакет GENESIS  применяется  на рабочих местах операторов автоматизированных систем управления технологическими процессами любой степени сложности в самых различных отраслях промышленности. GENESIS-32 v.6.0 основан на технологии "OPC-to-the-Core".

Эта SCADA-система основана на стандарте OPC 2.0, имеет встроенный язык программирования VBA 6.0, используемый в Microsoft Office 2000, и  скомпилирована в среде Visual C++ 6 для обеспечения максимального соответствия спецификации Microsoft's DNA for Manufacturing Initiative.

Среди множества компонент и  функций GENESIS 32 v.6.0 отмечу лишь некоторые:

- возможность создания систем  под управлением Windows CE;

- ScriptWorX32 - система создания скриптов, выполняемых периодически, по событиям или тревогам, основанная на VBA 6.0;

- Web HMI - ориентированный на интернет "Тонкий Клиент";

- много ActiveX компонентов для  создания интерфейса пользователя.

1.1.4 Пакет RealFlex

 

Следующей, широко используемой системой для создания интерфейса оператора, является RealFlex. RealFlex - многопроцессный программный продукт реального времени для прикладных задач SCADA и управления процессами.