Установки подготовки нефти на НПЗ

Модульность контроллера с использованием мезонинных модулей ввода-вывода по стандартам Industry Pack и ModPack, специальных модулей различного назначе­ния, является одной из тенденций развития контроллеров.

В случае модернизации существующей системы управления может быть реко­мендована замена существующего контроллера на его новые модификации, которые, как правило, бывают полностью совместимы.

Соответствие Международным стандартам. Имеется ввиду выбор контрол­лера, соответствующего Международному стандарту качества ISO 9001, стандар­там шинной архитектуры контроллера (VME, PCI, CompactPCI, MicroPC, PC/104 и др.), стандартным протоколам связи промышленных сетей (Profibus, Modbus, Interbus, CAN, Bitbus и др.), стандартам связи с полевыми приборами (HART-протокол, AS-интерфейс, Fieldbus Foundation, RS-485 и др.), стандартам на ОС РВ (QNX, OS 9000, VxWorks и др.), стандартам на программное обеспечение контролле­ров (IEC 61131-3), стандартам на степень защиты корпуса (IEC 529), на габаритные размеры (IEC 297 — 19"-конструктивы, Евромеханика и IEC 917 — метрические кон­структивы), на ударо- и вибропрочность (IEC 68-2) и др. В ряде случаев допускается соответствие отдельных показателей (например, габаритных размеров, показателей электропитания и др.) отраслевым стандартам (ТУ, ГОСТ).

В случае использования разработок на территории России необходимы серти­фикаты соответствия Госстандарта России на соответствие требованиям ГОСТ и разрешение Госгортехнадзора на применение в составе систем автоматизации на поднадзорных объектах.

Связь контроллера с верхним уровнем РСУ по интерфейсу Ethernet. Интерфейс Ethernet получил широкое распространение как интерфейс связи средств автоматизации от нижнего до верхнего уровней системы управления. Этот интер­фейс обеспечивает высокую скорость передачи данных, низкую стоимость, поддер­живается подавляющим большинством производителей программного и аппаратно­го обеспечения. Через сеть Ethernet серверы и операторские станции верхнего уров­ня управления предприятием получают непосредственный доступ к данным пара­метров технологического процесса. При наличии SCADA-системы, установленной на операторской станции, используется клиент- серверная архитектура связи, при которой SCADA-клиент получает прямой доступ к данным процесса с помощью ОРС-сервера. Использование, например, протокола на базе технологии Ethernet Modbus/TCP позволяет легко интегрировать контроллеры со SCADA-системами, поддерживающими протокол Modbus (без необходимости дополнительного драйве­ра для контроллера).

Дальнейшим развитием связи контроллеров с удаленными операторскими стан­циями является использование сети Internet и GSM- технологии.

PC-base контроллеры со встроенной SCADA-системой. Наличие у PC-base контроллера встроенной SCADA-системы (в настоящее время это Trace Mode и MasterSCADA) позволяет значительно ускорить процесс настройки проекта и по­высить эффективность представления информации, снизить затраты на приобре­тение дорогостоящей SCADA-системы и коммуникационных интерфейсов. К таким контроллерам относятся российские контроллеры Р130 ТМ, Ломиконт ТМ, Лагу­на, Теконик и др. При этом следует помнить, что применение PC-base контроллеров оправдано лишь при решении небольших задач, при отсутствии жестких требований к надежности системы, либо при ограниченных финансовых возможностях. При ре­шении задач управления сложными ответственными процессами, характеризующи­мися множеством контролируемых и управляемых величин и их физической распределенностью в пространстве, с повышенными требованиями к надежности системы управления, следует отдавать предпочтение классическим модульным ПЛК. В этом случае следует сформулировать условия для выбора той или иной SCADA-системы.

Наличие у контроллера режима автонастройки параметров регулято­ра. Для ускорения процессов ввода в эксплуатацию систем регулирования, осо­бенно в случае автоматизации малоизученных объектов управления, крайне важ­но в структуре ПО контроллера наличие режима автонастройки параметров ПИД-регулятора — коэффициента усиления, постоянной времени интегрирования Ti (по­стоянная времени дифференцирования Td, как правило, устанавливается программ­но в соотношении с полученным значением времени интегрирования, Td = Ti/4,5). Известен ряд методик определения параметров настройки регулятора от класси­ческих до оригинальных. Извест­ны режимы настройки параметров адаптивных регуляторов и других алгоритмов управления.

Показатели надежности и экономические показатели. К показателям на­дежности относятся время наработки на отказ (желательно иметь 100 тыс. часов и более), срок службы (10 лет и более), ремонтопригодность (возможность легкой замены модулей, блоков) и др. Повышение надежности и точности достигается за счет средств диагностики, прогнозирования отказов, режимов безударного переклю­чения, "горячего" резервирования, гальванической развязки, дублирования и трои­рования аппаратных средств, рестарта ПО и др. методами.

Таким образом, по данной методики выбран модульный контроллер фирмы Advantage Adam-8000.

Основными отличиями контролле­ров серии ADAM-8000 (рис. 7) яв­ляются возможность работы в сетях Fieldbus MPI, Profibus-PA, DeviceNet, Modbus/TCP и CANopen, а также полная программная совме­стимость с контроллерами Simatic S7-300 фирмы Siemens.

Рис. 7

В то же время модули ADAM-8000 являются более компактны­ми. Программирование контроллеров возможно как с помощью стандартного пакета Simatic Manager на языке STEP7 фирмы Siemens, так и с помощью пакетов ADAM-WinPLC7 и ADAM-WinNCS. Для визуализации процесса используется программное обеспечение SCADA.

Таким образом, благодаря интеграции с популярными контроллерами Simatic S7-300 и доступным программным обеспечением появляется возможность использо­вания модулей ADAM-8000 в структуре систем на базе контроллеров S7-300, а также возможность создания недорогих распределенных систем сбора данных и управле­ния на всех уровнях автоматизации предприятия.

В состав серии входит 10 типов CPU, совместимых со STEP7, в том числе 3 CPU с памятью (ОЗУ) от 32 до 128 кбайт и интерфейсом MPI, 3 аналогичных CPU с интерфейсом Ethernet, 3 аналогичных CPU с интерфейсом Profibus-PА master со скоростью обмена от 9600 бит/с до 12 Мбит/с и 1 PCI-слот с ОЗУ — 512 кбайт, интерфейсы MPI и Profibus-PA master.

Архитектура PLC-контроллера включает до 32-х модулей ввода-вывода на спе­циальной шине и один модуль CPU с интерфейсом Ethernet. В случае отказа от использования ПО STEP7 возможна реализация PS-base контроллера ADAM-8000.

При этом в качестве CPU используется плата в формате PC-104+, а программиро­вание может осуществляться с помощью ПО Ultralogik.

При установке вместо CPU Profibus-PA Slave-модуля пользователь получает мно­гофункциональную станцию распределенного ввода-вывода, аналогичную станции ЕТ-200 фирмы Siemens.

Помимо модулей CPU серия ADAM-8000 содержит 8 типов коммуникационных модулей (Profibus-PA Master, Profibus-PA Slave, CANopen Master, CANopen Slave, DeviceNet Slave, Modbus), 8 модулей дискретного

ввода, 6 модулей дискретного вы­вода, 3 выходных релейных модуля, 3 модуля аналогового ввода, 1 модуль аналого­вого вывода, 1 модуль аналогового ввода-вывода и 1 модуль счетчика. В таблице 2 представлены характеристики модулей ввода-вывода ADAM-8000.

Таблица 2. Характеристики модулей ввода-вывода серии ADAM-8000

Данный контроллер выбран для управления нефтегазосепараторами, дренажными емкостями, резервуарами, подачей деэмульсатора, печами нагрева. Как правило, при проектировании интегрированных систем, количество входов/выходов контроллера берётся на 15% больше реального количества входов/выходов объекта управления для возможной модернизации. Поэтому для каждого из перечисленных объектов выбирается контроллер ADAM-8000, два модуля аналоговых входов    ADAM 8231-1BD52, два модуля дискретных выходов ADAM 8221-1BF00, коммуникационный модуль Profibus-PA Slave

3.3. Выбор контроллера электродегидраторов

Каждый из электродегидраторов (рис.8), включенных в схему содержит в комплекте силовую часть, состоящую из трех трансформаторов. В зависимости от показаний влагометра 7 и прибора контроля раздела фаз вода-нефть 6, блок управления электродегидратором подключает соответствующие трансформаторы 2, 3, 4. Напряжение может варьироваться от 22кВ до 27кВ, ток от 132-120 А соответственно.

Промышленностью выпускается специальный блок управления электродегидраторами ЭИП БУ-02 (рис.9), предназначен для: задания параметров режимов работы, осуществления операций управления, контроля и индикации параметров высоковольтных источников питания.

Характеристики

                    работа по физическим интерфейсам RS-232 и RS-485

                    настройка параметров работы драйвера

                    чтение параметров и сигнализаций из устройства

                    диагностика наличия связи с устройством

                   
возможность включения/выключения обмена с устройством посредством переменной БД

рис.9

Для контроля влажности нефти выбран влагометр ВСН-2. Влагомеры сырой нефти ВСН-2 с диапазонами измерения объёмной доли воды 0-60% и 0-100% предназначены для непрерывного определения содержания воды в нефти, вычисления среднего значения объёмной доли воды в нефти и объёма чистой нефти. Влагомеры сырой нефти серии ВСН-2 устанавливаются на объектах после предварительной сепарации свободного газа.

Измерение объёмной доли воды в нефти влагомерами ВСН-2 осуществляется путём определения полного комплексного сопротивления нефтяной эмульсии, протекающей через первичный измерительный преобразователь (ПИП). Информация о средней влажности и объёме чистой нефти может передаваться на систему телемеханики (сухой контакт), на компьютерную систему по RS-485 (протокол MODBUS) и самопишущий прибор(4-20ma). Вся информация о результатах измерений сохраняется в энергонезависимой памяти прибора.

Для контроля границы раздела фаз выбран прибор ЭЛИТА-1. В основу принципа действия положены зависимость токовой нагрузки электродов электродегидратора от положения уровня раздела сред в аппарате  и кондуктометрический метод контроля уровня раздела сред по электропроводности (омическому сопротивлению) среды в зоне установки чувствительных элементов сигнального электрода.

Устройства ЭЛИТА осуществляют:

- Контроль положения границы раздела сред: соленая вода - нефть, соленая вода - светлые нефтепродукты.
-  Контроль и регулирование электрического режима электродегидратора.
-  Формирования электрического унифицированного аналогового выходного сигнала величиной от 0 до плюс 5.0 мА или от плюс 4.0 до плюс 20.0 мА для систем взаимосвязанного регулирования электрического режима и уровня раздела сред вода - нефть в электродегидраторах.

- Формирования дискретного электрического сигнала двухпозиционного регулирования положения границы раздела сред.

  3.4. Управление насосами

Для управления группой насосов выбрана станции управления частотно-регулируемыми электроприводами СУ – ЧЭ. Данная станция управления предназначена для управления группой насосных агрегатов, как в автоматическом, так и в ручном режимах.

Несомненным плюсом представленной станции является то, что она используется при регулировке работы группы насосов с асинхронными электродвигателями. При этом они обеспечивают поддержание необходимого давления в трубопроводе.

Технические данные:

1.      Переменный род тока питающей цепи;

2.      50 Гц номинальной частоты сети;

3.      380 В номинального напряжения питания;

4.      Не более 5 подключаемых насосных агрегатов;

5.      Исполнение IP21-54.

Состав станции:

1.      Преобразователь частоты, оснащенный встроенным ПИД-регулятором, который, в свою очередь, обеспечивает плавный пуск, остановку и управление различными электродвигателями станции в функции определенной технологической переменной;

2.      Панель сигнализации и управления, позволяющая осуществить выбор нужного режима управления насосными агрегатами и преобразователем частоты, а также визуальный контроль за режимом работы каждого насосного агрегата и преобразователя частоты, при этом панель позволяет оперативно изменять давление на преобразователь частоты прямо с панели управления;

3.      Пускозащитная аппаратура, позволяющая осуществлять подключение к выходу преобразователя (сети или частоты) выбранного насосного агрегата, защиту от перегрузок по току и коротких замыканий