Техника рабочего проектирования систем автоматизации химико-технологических процессов

 

Основные  компоненты архитектуры системы CENTUM CS 3000

1. Станция  оператора:

Станция человеко-машинного  интерфейса, для которой может  быть использован человеко-машинный интерфейс, базирующийся либо на персональном компьютере, либо на станции оператора  консольного типа. Способна выполнять как функции мониторинга и управления, так и функцию построения.

2. Станция  управления:

Для удобства пользователя предусмотрено наличие  двух типов станций управления:

• стандартная станция с дублированными CPUs , имеющими "работающую пару-резерв" (два CPUs, в одной плате CPU, активная и запасная платы CPUs), что обеспечивает высокую надежность системы, дублированной шиной V-net и платами питания и удаленными модулями в/в.
• компактная станция, когда все модули смонтированы в одном шкафу.

Основными модулями станции управления являются:

1. Блок управления участком
2. Интерфейсный блок 
3. Блок модулей ввода/вывода 
4. Аналоговые модули ввода/вывода 
5. Многоточечные модули ввода/вывода 
6. Дискретные модули ввода/вывода
7. Модули связи 
8. Модули связи с полевой шиной

3. Станция  для выполнения инжиниринга (компьютер).

4. Шлюз связи  V-net и Ethernet для персонального или супервизорного компьютера.

5. Оптико-волоконный  повторитель для сети V-net, позволяющий увеличить длину сети до 20 км.

6. Оптико-волоконный  повторитель для RIO шины, позволяющий  увеличить длину шины до 20 км (на одну станцию управления).

Структура АСУТП узла укрепления ГП ИПБ соответствует магистрально-модульному принципу построения с сетевой организацией обмена информацией между устройствами и имеет распределенное программное  обеспечение и базу данных, доступную (с заданными ограничениями) всем абонентам промышленной сети.

Система контроля и управления установки  построена с использованием интегрированной  системы управления производственным процессом комплекса технических  средств на базе CENTUM CS3000R3 фирмы Yokogawa Electric Corporation.

Сетевая организация АСУТП обеспечивает подключение системы к общезаводской информационной сети, организованной на базе сети Ethernet, с использованием стандартных аппаратных и программных средств.

АСУТП имеет возможность организации  связи со смежными АСУ.

АСУТП в соответствии с «Общими  правилами взрывобезопасности для  взрывопожароопасных химических, нефтехимических  и нефтеперерабатывающих производств» (ПБ 09-540-03) включает в себя:

- Систему наблюдения и управления, далее называемую распределенной  системой управления (РСУ);

-  систему сигнализации и  противоаварийной автоматической  защиты (систему ПАЗ).

     В состав комплекса  входят следующие основные компоненты:

•      2 полевые станции управления РСУ – FCS0101, FCS0102;
•      полевая станция управления ПАЗ – FCS0103;
•      1 станция инженера – HIS0164;
•      5 станций оператора– HIS0163, HIS0162, HIS0161, HIS0160, HIS0159.

Для регулирования блока гидроочистки дизельных фракций  используется одна станция оператора HIS0162.

      Структура АСУТП установки ЖЕКСА представлена в приложении

      Сетевая организация  АСУТП обеспечивает подключение  системы к общезаводской информационной  сети, организованной на базе  сети Ethernet, с использованием стандартных аппаратных и программных средств.

       АСУТП имеет  возможность организации связи  со смежными АСУ.

        АСУТП в  соответствии с «Общими правилами  взрывобезопасности для взрывопожароопасных  химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих  производств» (ПБ 09-540-03) включает в  себя:

          -  Систему  наблюдения и управления, далее  называемую распределенной  системой  управления (РСУ);

          - Систему  сигнализации и противоаварийной  автоматической защиты (систему  ПАЗ).

 

 

А.2.2 Требования к составу и функциям, реализуемым системой управления

АСУТП  в соответствии с «Общими  правилами взрывобезопасности для  взрывопожароопасных химических, нефтехимических  и нефтеперерабатывающих производств» Госгортехнадзора РФ,  ПБ 09-540-03,  включает в себя:

• Систему наблюдения, контроля, управления и сигнализации, далее называемую распределенной системой управления (РСУ);
• Систему сигнализации и противоаварийной автоматической защиты (система ПАЗ).
• РСУ и система ПАЗ, реализованные аппаратно и программно автономно,   информационно связаны друг с другом.
• РСУ и ПАЗ функционируют как независимые структуры, имеющие раздельные каналы получения информации и выхода на исполнительные механизмы. Система ПАЗ  построена на автономно функционирующей дублированной полевой станции управления, измерительных датчиках и исполнительных механизмах и обеспечивает гарантированную реализацию аварийной сигнализации и алгоритмов защитных блокировок технологических процессов в критических ситуациях.

РСУ должна выполнять функции  описанные ниже.

Информационные  функции РСУ:

• измерение параметров технологического процесса и состояния  оборудования;

• организация и ведение  базы данных технологических параметров в реальном времени;

• долговременное архивирование  важнейших событий в системе  и трендов на интервале 14 дней на жестком диске,

• защита системы от несанкционированного доступа с помощью механизма  паролей пользователей;

Управляющие и  диагностические функции РСУ:

• ПИД регулирование технологических  параметров, безударный переход при  изменении режимов регулирования;

• реализация одноконтурных, каскадных и других взаимосвязанных  схем автоматического регулирования;

• оперативное изменение  статуса контуров регулирования  по команде оператора (ручной, автоматический, каскадный), при условии безударного перехода;

• оперативное изменение  задания в любом контуре регулирования  по команде оператора;

• ручное/дистанционное  оперативное управление динамическим оборудованием и исполнительными механизмами с консоли оператора,

• контроль исправности  цепей первичных преобразователей, исполнительных механизмов с формированием  диагностических сообщений.

                       

Требования к  системам ПАЗ:

1. Гибкость при реализации  различных схем резервирования. Программно-технический комплекс  должен обеспечивать, как минимум,  возможность выбора следующих схем резервирования:

• 100% "горячее" резервирование (дублирование) контроллеров ПАЗ;

• 100% "горячее" резервирование вычислительных модулей контроллера  без дублирования модулей ввода-вывода;

• 100% "горячее" резервирование вычислительных модулей и 100% "горячее" резервирование наиболее ответственных каналов ввода-вывода;

2. Модульность. Номенклатура модулей ввода-вывода должна охватывать практически все типы входных-выходных сигналов (от мВ до 220 В переменного тока), желательно, без промежуточных преобразователей.

3. Гальваническая изоляция всех входных и выходных цепей, в т.ч. межканальная. Желательный уровень изоляции - не менее 1000 В.

4. Использование высоконадежных операционных систем (ОС) "жесткого" реального времени.

5. Наличие программных и технических средств защиты от несанкционированного доступа к функциям ПАЗ.

        В  системах ПАЗ и управления  технологическими процессами должно  быть исключено их срабатывание  от случайных и кратковременных  сигналов нарушения нормального  хода технологического процесса, в том числе и в случае  переключений на резервный или  аварийный источник электропитания.

      В случае  отключения электроэнергии или  прекращения подачи сжатого воздуха  для питания систем контроля  и управления системы ПАЗ должны  обеспечивать перевод технологического  объекта в безопасное состояние.  Необходимо исключить возможность произвольных переключений в этих системах при восстановлении питания.

Ключевым критерием качества работы АСУТП является стабильность заданных характеристик технологического процесса с учетом противоаварийной защиты для всех стадий технологического процесса.

 

 

          Раздел A.3 Решения по организации пункта управления

А.3.1 Планировка операторной, размещение шкафов, щитов и пультов

Операторной называется помещение  или группа помещений для размещения в них совокупности различных  систем контроля и автоматики, с  помощью которых автоматически  или при участии персонала  осуществляется дистанционное управление технологическими процессами на установках и производствах.

 

План размещения шкафов управления и станций операторов в помещение представлены на чертеже в приложении.

В операторной находятся следующие помещения:

1. Помещение для управления и контроля (операторная)
2. Аппаратная
3. Комната ИТР
4. Венткамера
5. Комната приёма пищи
6. Зал совещаний
7. Архив
8. Раздевалка

В аппаратной находятся:

1. ШРП - шкаф распределения питания;
2. Шкаф приборов;
3. Шкаф размещения аккумуляторов;
4. Шкафы искробезопасных барьеров;
5. Шкафы вводных и выводных реле;
6. ШЭ – шкаф распределения электропитания (UPS);
7. Шкафы РСУ;
8. Шкафы ПАЗ.

В помещение для  управления и контроля (операторной) находятся:

1. Операторские станции (двухдисплейные)
2. Инженерная станция (однодисплейная)
3. Пульт экстренной остановки установки

Также в операторной  находятся комнаты для отдыха персонала и приёма пищи.

 

 

 

А.3.2 Вспомогательные  инженерные системы операторной: освещение, отопление, вентиляция, устройство заземления и т.д.

 

Отопление, вентиляция и  кондиционирование воздуха в  операторных.

1. В операторной предусмотренно воздушное отопление, совмещенное с системами приточной вентиляции и кондиционирования воздуха.
2. При проектировании систем отопления расчетные температуры воздуха и влажность в операторной приняты на основании СНиП 41-01-2003, учитывая требования нормальной эксплуатации оборудования, установленного в этих помещениях.
3. Операторная  имет постоянно-действующую вентиляцию, обеспечивающую гарантированный подпор воздуха не менее 25 Па.
4. Содержание пыли в воздухе, поступающем в операторную не  превышает 2 мг на 1 м² воздуха с учетом требований к чистоте воздуха, указанных в технологическом задании.
5. Кондиционирование воздуха в операторной, в которых установлено электронное оборудование, предусматренно в соответствии с ПБ 09-540-03 (п.6.7.3) и ГОСТ 12.1.005-88 с учетом технологических требований.
6. На воздухозаборе приточной вентиляции установлен газоанализатор контроля нижнего концентрационного предела распространения пламени и токсичности газов, обеспечивающий срабатывание системы оповещения персонала операторной об опасности.

 

Освещение операторных.

1. В операторной  предусматренно следующие виды искусственного освещения: рабочее освещение, аварийное освещение (освещение безопасности и эвакуационное) и ремонтное освещение. При отсутствии окон следует предусматривать освещение с использованием ультрафиолетовых ламп или фотарий ПБЭ НП-2001(п.7.2.10) и СП 2.2.1.1312-03 (п.,5.28, 5. 29).

Для рабочего освещения применяют  систему общего и, как исключение, комбинированного освещения (общее освещение плюс местное).

Аварийное освещение СНиП 23-05-95* (п.7.60-7.64) предусматривается в помещении  операторной от третьего источника питания.

Для проведения ремонта и наладки  оборудования применяют ремонтное  освещение (U = ~ 36 В)

2. Качество освещения удовлетворяет основным требованиям:

• освещение общего и местного поверхностей равномерное и не даёт бликов на приборах. Для защиты глаз от блесткости светящейся поверхности ламп служит защитный угол светильника - угол, образованный горизонтально от поверхности лампы (края светящейся нити) и линией, проходящей через край арматуры;