0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основы АСУ ТП

Основы АСУ ТП

Рассмотрим типичную АСУ ТП на примере опасного непрерывного производства.

Комплексная автоматизация:
  • Автоматизация технологических процессов
  • Автоматизация зданий (АСУЗ)
Автоматизация технологических процессов:
  • АСУ ТП (системы управления)
  • КИП (полевое оборудование)
Автоматизация зданий (АСУЗ):
  • Автоматизация систем электроснабжения
  • Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения
  • Автоматизация систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC)
  • Автоматизация систем пожаротушения
АСУ ТП:
  • Аппаратное обеспечение АСУ ТП (hardware)
  • Программное обеспечение АСУ ТП (software)

Аппаратное обеспечение АСУ ТП

Аппаратное обеспечение АСУ ТП:
  • Шкафы АСУ ТП
  • Автоматизированные рабочие места (АРМ)
  • Сети
Шкафы АСУ ТП:
  • Серверные шкафы (серверы, рабочие станции, KVM-консоли)
  • Сетевые шкафы (патч-панели, коммутаторы и маршрутизаторы)
  • Системные шкафы (контроллеры, корзины расширения ввода-вывода)
  • Кроссовые шкафы (клеммники для подключения полевых устройств, реле, искробезопасные барьеры, терминальные платы для связи полевых устройств с модулям ввода-вывода)
Системные шкафы:
  • Шкафы системы управления процессом (PCS)
  • Шкафы систем безопасности (Safety)
Шкафы систем безопасности (ПАЗ):
  • Шкафы системы останова процесса (PSD)
  • Шкафы системы аварийного останова процесса (ESD)
  • Шкафы системы обнаружения пожара и загазованности (F&G)
Кроссовые шкафы:
  • Искробезопасные кроссовые шкафы (intrinsically safe marshalling cabinets)
  • Неискробезопасные кроссовые шкафы
Автоматизированные рабочие места (workstations):
  • АРМ операторов
  • АРМ инженеров-программистов системы управления процессом
  • АРМ инженеров-программистов систем безопасности
  • АРМ технологов
  • АРМ КИП
  • Мониторы
  • Клавиатура
  • Мышь
  • KVM-коммутатор
  • Промышленные сети
  • Компьютерные сети
СетиЧто связывают
Сеть управления (control network)Контроллеры и станции управления
Сеть безопасности (safety network)Контроллеры и станции ПАЗ
Заводская компьютерная сетьСерверы и рабочие станции
Сети KVMKVM-коммутаторы и рабочие станции
Сети связи систем управления и систем безопасностиКонтроллеры управления и контроллеры ПАЗ
Сеть связи системы управления с подсистемамиКонтроллеры управления процессом и контроллеры управления инженерными системами здания (BMS)
Волоконно-оптическая сеть (ВОЛС)Здания между собой

Шкафы АСУ ТП

Общее для всех шкафов:
  • Шина защитного заземления
  • Изолированная шина инструментального заземления
  • Концевые выключатели контроля открытия дверей
  • Лампа внутреннего освещения шкафа с розеткой

Общее для всех шкафов кроме кроссовых:
  • Термостат для управления вентиляторами
  • Вентиляторы
  • Датчики потока для контроля работы вентиляторов
Общее для всех искробезопасных кроссовых шкафов:
  • Изолированная шина искробезопасного заземления

Программное обеспечение АСУ ТП

Программное обеспечение АСУ ТП:
  • Системное ПО
  • Прикладное программное обеспечение АСУ ТП
Прикладное программное обеспечение АСУ ТП:
  • Среда разработки и среда исполнения РСУ
  • Программа РСУ (программы контроллеров управления и программы операторских станций)
  • Среда разработки ПАЗ
  • Программы контроллеров безопасности
Системное ПО:
  • Операционные системы
  • Антивирусное ПО
  • ПО резервного копирования

Разделение задач между контроллерами и операторскими станциями РСУ

РСУЗадачи
Контроллер РСУУправляет технологическим процессом в реальном времени, обменивается данными с другими контроллерами, серверами и станциями оператора.
Операторская станция РСУПредоставляет оператору графический интерфейс (HMI) для присмотра за технологическим процессом.

Если выключить станцию оператора, то процесс не остановится.

Три основные функции HMI

  1. Визуализация технологических процессов
  2. Аварийные сообщения
  3. Графики переходных процессов

Логика контроллеров РСУ и ПАЗ

Логика, Trip сигналы и типы кнопок контроллеров РСУ и ПАЗ

КонтроллерыЛогикаСигнал TripТип кнопок
PCSПоложительная1нормально открытые
PSDОтрицательнаянормально закрытые
ESDОтрицательнаянормально закрытые
F&GПоложительная1нормально открытые
Сигнал Trip

Сигнал Trip — сигнал аварийного останова, который переводит оборудование в безопасное состояние.

В системах управления с положительной логикой триповый сигнал — логическая единица (TRUE), в системах управления с отрицательной логикой — логический ноль (FALSE).

Сравнение работы нормально открытых и нормально закрытых электропневматических отсечных клапанов

В аварийной ситуации (по сигналу Trip, при отключении питания или сжатого воздуха) нормально открытый клапан открывается, а нормально закрытый клапан закрывается.

Шкафы управления

Любая автоматизированная технологическая установка состоит из четырех основных компонентов:

  • рабочий орган – исполнительный механизм или инструмент, выполняющий определенную технологическую операцию. Это может быть трансмиссия транспортного средства, электроуправляемый клапан, задвижка трубопровода, насос, и т.д;
  • привод рабочего органа – электрический, пневматический или гидравлический, дизель;
  • информационная система, включающая в себя различные датчики: положения, температуры, уровня жидкости, давления, скорости и другие. Датчики вырабатывают выходные сигналы, пропорциональные контролируемым параметрам. Они могут быть аналоговыми, дискретными, реже частотными, например:
    • замкнутый выключатель конечного положения транспортной тележки в пределах зоны ее перемещения вырабатывает сигнал постоянного тока величиной 24 В, а в крайнем положении 0В, запрещая дальнейшее передвижение в этом направлении.
    • датчик температуры с аналоговым выходом. В диапазоне от +100 до — 100°С его выходное напряжение принимает значения от +12 до -12 В пропорционально измеряемой температуре.

    В большинстве случаев это подача управляющего напряжения на исполнительные элементы установок: электродвигатели, катушки электрических, пневматических или гидравлических клапанов.

    Вторая функция шкафов управления– с помощью встроенных средств измерения и управления производить контроль и регулирование параметров технологического процесса в заданных диапазонах.

    Шкаф управления является основным, наиболее сложным и дорогостоящим элементом АСУ, объединяющий отдельные части установки.

    Шкаф управления фото

    Шкафы управления. Назначение и область применения

    Шкафы управления автоматикой применяются в самых различных областях промышленности, энергетики, в объектах жилищно-коммунального хозяйства, системах вентиляции, установках пожаротушения, в нефтегазовой отрасли и т.д.

    В зависимости от назначения, по функциональному признаку, можно выделить несколько групп шкафов, предназначенных для управления:

    • технологическими установками и процессами, производственными линиями;
    • инженерными системами – вентиляции, отопления, гидравлическими;
    • насосами подачи горячей и холодной воды, задвижками с электромеханическим приводом;
    • компрессорными станциями;
    • холодильными установками и кондиционерами;
    • системами АВР (автоматического ввода резервных линий электропитания для обеспечения непрерывности электроснабжения).
    • автоматическими системами пожаротушения.

    Конструкция шкафов управления

    Конструктивно это металлические или пластиковые корпуса, состоящие из каркаса, дверей, внутренних панелей и съемных обшивок.

    Шкафы одностороннего обслуживания имеют открывающиеся передние двери, двухстороннего – передние и задние.

    Они могут устанавливаться на пол или подвешиваться на стены производственных помещений.

    Подключение к электрической сети и соединение с объектом управления производится кабелями, через кабельные вводы. Вводы могут располагаться сверху и снизу, в зависимости от требований заказчика.

    При применении шкафов в агрессивной среде выполняется герметизация корпуса и вводов.

    В части электробезопасности шкафы соответствуют требованиям ГОСТ 12.2.007.0-7.

    Защита персонала от поражения электрическим током обеспечивается заземлением корпуса.

    Все шкафы имеют болт или зажим заземления для подключения к заземляющим устройствам, обозначенный знаком защитного заземления.

    Шкафы поставляются в двух климатических исполнениях по ГОСТ 15150-69: с диапазонами рабочих температур от 0 до плюс 55°С и от минус 40 до плюс 60°С.

    На передних панелях и дверях располагаются средства управления, сигнализации и индикации: кнопки, переключатели, тумблеры, рукоятки автоматических выключателей, сигнальные лампы, дисплеи, а также измерительные приборы.

    Внутри шкафов устанавливаются различная электротехническая и электронная аппаратура:

    1. коммутационные элементы – клеммные и разъемные соединители, автоматические выключатели, контакторы, пускатели, реле;
    2. аппараты защиты – предохранители и реле защиты от превышения напряжения сети, коротких замыканий и перегрузки по току;
    3. средства управления – микропроцессорные программируемые контроллеры, осуществляющие управление объектами и технологическими процессами на основе получаемых данных от внешних датчиков.
    4. частотные преобразователи – устройства, регулирующие в широких пределах частоту вращения асинхронных электродвигателей.
    5. устройства «мягкого пуска» — представляют собой полупроводниковые коммутаторы напряжения, ограничивающие пусковые токи электродвигателей и защищающие их от перегрузок.
    6. приборы учета и контроля – счетчики, расходомеры:
    7. разъемы для подключения к локальным сетям через двухпроводный интерфейс RS 485.

    Основные функции шкафов управления

    Независимо от назначения и применяемой элементной базы, все они обладают общими функциональными возможностями, обеспечивающими:

    • работу в трех режимах: ручном, полуавтоматическом и автоматическом;
    • контроль исправности установленного в него оборудования и его диагностику;
    • защиту электрооборудования от недопустимых перегрузок по напряжению и току;
    • индикацию текущего состояния объекта управления и аварийную сигнализацию;
    • регулирование и поддержание заданных технологических параметров – давления, температуры, производительности, уровня жидкости и т.д;
    • архивирование и периодическое внесение в энергонезависимую память управляющего контроллера данных о текущем и аварийном состоянии объектов, время и дату событий, а также передачу этой информации по линиям связи в диспетчерский пункт.

    Количество выполняемых функций может быть сокращено или расширено в соответствии с техническим заданием.

    Шкафы управления производства ООО «Альянс-автоматики». Достоинства и выгода

    В шкафах применяется современное импортное и отечественное электронное оборудование, обеспечивающее высокие эксплуатационные качества:

    • надежность, устойчивость к воздействиям внешней среды;
    • в установках водоснабжения достигается энергосбережение до 20-25% за счет применения частотных преобразователей. В ночное время, когда потребление воды сокращается, преобразователи автоматически снижают частоту напряжения питания электродвигателей насосов, уменьшая тем самым их производительность и потребляемую мощность;
    • повышение срока службы трубопроводов и насосов за счет применения полупроводниковых пускателей, обеспечивающих плавный пуск насосов без гидроударов.
    • шкафы легко встраиваются в многоуровневые системы АСУ подключением через линии связи к локальным сетям для обмена данными и управления из единого диспетчерского пункта.

    Производство шкафов управления

    Компания «Альянс-Автоматика» осуществляет разработку, производство, монтаж и пусконаладочные работы по техническим заданиям заказчиков, а также оказывает помощь в составлении заданий по техническим требованиям.

    Выпускаемая продукция пользуется признанием, как в России, так и за рубежом.

    При изготовлении шкафов применяются комплектующие и материалы, имеющие сертификаты качества, от зарекомендовавших себя поставщиков.

    Компания имеет производственную базу, оснащенную современным оборудованием, что позволяет обеспечивать высокое качество изготовления, сборки и контроля производимой продукции.

    Информация о компании находится на ее сайте. Заявки на разработку и изготовление можно отправлять по указанной электронной почте.

    Стоимость оборудования определяется на стадии оформления технического задания и согласовывается с заказчиком.

    Компания также заключает договоры на пусконаладочные работы и работы по сервисному обслуживанию.

    Шкафы автоматики: назначение, виды и особенности

    Шкаф автоматики

    Шкафы автоматики (ША) – разновидность электрощитового оборудования для установки приборов и устройств для автоматизации технологических процессов. Представляют собой отдельно стоящие шкафы из металла, в которых осуществляется прием и распределения электрической энергии.

    Назначение

    Шкафы управления и автоматики предназначены для решения следующих задач:

    • Автоматизация процессов диагностики и управления промышленных оборудованием в соответствии с ранее определенными режимами.
    • Реализация возможности ручного, полуавтоматического и полностью автоматического режима.
    • Защита электрических сетей, оборудования и приборов от коротких замыканий, импульсных перенапряжений, перепадов напряжения.
    • Управление теми или иными параметрами процессов на производстве – температура, влажность и т.д.
    • Отображение текущих и установленных значений приборов автоматики.
    • Срабатывание аварийной сигнализации, остановки, сбор и хранение телеметрии, нештатным ситуациям.

    Функциональные возможности шкафов автоматики напрямую зависят от технических параметров шкафа. К стандартной пускорегулирующей аппаратуре, устанавливаемой в ША, относятся контроллеры, ИБП, фильтры, реле, пускатели, автоматические выключатели согласно спецификации.

    Область применения

    Шкафы автоматики в зависимости от назначения применяются для:

    • Систем вентиляции. Автоматический пуск, остановка, управление принудительной приточно-вытяжной вентиляцией в домах, магазинах, складах, на промышленных объектах.
    • Отопления. Готовые решения для безопасной и надежной работы котельного оборудования – котлов, насосов, систем защитной автоматики.
    • Кондиционирования. Шкафы для автоматизации и управления системами кондиционирования воздуха на промышленных, коммерческих- объектах.

    Также шкафы автоматики используются для насосных станций, освещения и пр.

    Особенности

    К характерным особенностям шкафов автоматики следует отнести следующее:

    • Применение корпуса, соответствующего степени защиты IP31-IP65 в зависимости от места установки и возможной загрязненности помещения, повышенной влажности.
    • Цветная и цифровая маркировка проводки для безошибочного подключения устройств, приборов и оборудования.
    • Наличие разрывных клемм для быстрой замены устройств.
    • Световые индикаторы режимов работы на передней панели.
    • Оснащение замком для предотвращения несанкционированного доступа к электрооборудованию.
    • Возможность заземления TN-C, TN-C-S, TN-S.

    К дополнительным функциям, которые могут быть установлены по согласованию с заказчиком, можно отнести подсветку, фиксаторы на дверцах, концевой выключатель. Для обеспечения вентиляции устанавливаются решетки. На все неиспользуемые вводы/выводы устанавливаются заглушки. Конструкции окрашиваются в цвет по шкале RAL – традиционным вариантом считается RAL7035 (светлый серый).

    При выборе подходящего ША учитывают размеры, количество приборов и оборудования в модульном исполнении, назначение и другие параметры. Для сборки подходящего шкафа на основе готовых решений и комплектации требуемыми контроллерами, ИБП, реле и иным оборудованием заказчику потребуется заполнить опросный лист.

    КИП и А

    КИП и А — контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИП и А), обобщающее название всех средств измерений (СИ) физических величин веществ, контрольно-измерительных приборов, используемых для автоматизации процессов и производств.

    Под определение КИП и А попадает оборудование не только производственной, но и непроизводственной сферы: приборы, используемые в научной, образовательной, здравоохранении и бытовой сферах. Например, счетчики электроэнергии и воды, регуляторы давления в нефтегазовой отрасли, автоматику для котельных и т. д.

    Содержание

    Классификация контрольно измерительных приборов КИПиА [ править | править код ]

    Классификация средств измерений производится в зависимости от качественно-количественных показателей и физико-технических характеристик.

    В общем случае КИП подразделяются на группы по виду измерений, основными группами приборов являются:

    • Приборы для измерения температуры — термометры.
    • Устройства для определения давления — манометры.
    • Измерители расхода рабочей среды или других веществ — расходомеры.
    • Определители состава газовых смесей — газоанализаторы.
    • Датчики уровня заполнения емкости — уровнемеры. [1]

    Основные функции и задачи КИПиА [ править | править код ]

    Основными функциями службы КИП и А на предприятии являются:

    • Осуществление метрологического надзора.
    • Техническое обслуживание, настройка и ремонт измерительного оборудования.
    • Оптимизация и автоматизация имеющихся и разработка новых автоматических систем управления.

    Основные задачи службы включают в себя:

    • Создание условий, при которых будет обеспечена бесперебойная работа всех систем, за которые отвечает подразделение.
    • Обеспечение наличия запасных деталей, резервного оборудования для измерительной техники и автоматики.
    • Проверка правильной эксплуатации приборов, находящихся в зоне ответственности службы.
    • Регулярные инструкции и обучение персонала нормам и правилам эксплуатации средств автоматики и контроля.
    • Ввод в эксплуатацию новых профильных проектов. [2]

    Структура отдела КИПиА [ править | править код ]

    На формирование структуры подразделений КИП и А влияет множество факторов, основными из которых являются: количество эксплуатируемых СИ, подлежащих обслуживанию и уровень сложности их обслуживания.

    В связи с этим формируют или централизованную структуру службы, или децентрализованную.

    Особенностью децентрализованной структуры является разделение обязанностей на методическое подразделение и технологическое подразделение. У каждого из подразделений свое руководство. Подходит для крупных предприятий.

    Формирование централизованной структуры управления подходит для предприятий, у которых в технологических схемах не задействовано много измерительных приборов, датчиков и т. д.

    Централизованная структура [ править | править код ]

    Тип управления, который объединяет эксплуатационное и ремонтное подразделение. Руководит единой службой начальник цеха КИП и А. При небольшом объеме предприятия руководящее лицо может совмещать должность главного метролога.

    Группа специалистов службы назначается на определенные производственные площади для регулярного технического обслуживания приборов (включая интеграцию приборов и их ремонт), расположенные на территории, указанной в описании работы.

    При необходимости по распоряжению начальника цеха эту группу специалистов можно усилить другими работниками службы, например, для выполнения объемных ремонтных или монтажных работ.

    Такая структура позволяет создавать группы узкой специализации (например, монтажники, электрики, электронщики и т. д.)

    Они занимаются ремонтом, регулировкой и установкой сложного оборудования, а также вводом в эксплуатацию новых систем. После завершения работ по вводу в эксплуатацию оборудование обслуживается командой, которая контролирует цех, где была проведена установка.

    Децентрализованная структура [ править | править код ]

    Этот метод организации практикуется в крупных компаниях. Особенность заключается в том, что ремонтный (методический) блок является отдельным отделением, тогда как эксплуатационные задачи возлагаются на технологический цех.

    Каждое из этих подразделений имеет свое направление. Специалисты методического подразделения возглавляются главным метрологом, а сотрудники оперативного отдела подчинены начальнику цеха.

    В обязанности методического отдела входят все виды плановых ремонтных работ. Оплата за оказанные услуги переводится на отдельный расчетный счет, она вычитается из средств, выделенных на технологический цех КИПиА.

    В зависимости от особенностей производства работа оперативного отдела организована с учетом специализации работ или технологических особенностей.

    В первом варианте создаются группы специалистов, отвечающие за эксплуатацию определенных видов КИП (сигнализация, автоматизация, контроль и т. д. Во втором — бригады мастеров, отвечающих за работу техники тех или иных технологических потоков.

    В децентрализованной структуре методическое обслуживание полностью зависит в финансовом отношении от технологического цеха, так как его бюджет оплачивается за выполненную работу.

    В случае производственной необходимости оперативное обслуживание может быть усилено персоналом ремонтного подразделения или бригадами, отвечающими за установку систем автоматизации и управления.

    Приказ об этом должен выдать главный инструментальщик предприятия (метролог). С большинством работ по вводу в эксплуатацию.

    Слесарь КИП и А и профессиональные обязанности [ править | править код ]

    В соответствии с требованиями профессионального стандарта слесарь КИПиА должен знать принцип работы контролируемого им оборудования, уметь его ремонтировать и обслуживать. Например, для обслуживания электрооборудования необходимо получить соответствующее специальное образование, общих знаний основ электротехники не хватит.

    В зависимости от специфики обслуживаемого оборудования местом работы слесаря могут быть следующие приборы и наборы инструментов: шкаф КИПиА, щиты, оборудование, установленное на консолях, измерительные приборы, розетки для подключения электроприборов и т. д. Данная специальность требует, чтобы работник разбирался как в доверенном ему оборудовании, так и общей технологии процесса.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Читайте так же:
    Вес шкафа для документов
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector