Базы / Метод.мат-лы АТПиП

+++++++++++++++++++++

5. Структура и содержание курсового проекта по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств»

Общая структура курсового проекта

Проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

Материал располагается в следующем порядке.

• Титульный лист.

• Задание на курсовой проект.

• Содержание (с указанием страниц). Первым листом работы является титульный лист, но номера листов проставляют, начиная с содержания.

• Расчетно-пояснительная записка.

• Графическая часть.

5.1. Расчетно-пояснительная записка

содержит следующие разделы:

5.1.1. Реферат:

полное название темы, предприятие, ключевые слова (не менее 20), аннотация (указывается актуальность темы, краткое содержание работы), структура и объем курсового проекта (с указанием всех чертежей, приложения, спецификации), не более 1 страницы.

5.1.2. Введение:

обоснование актуальности темы (не более 2-х страниц).

5.1.3. Технологическая часть:

подробное описание технологического процесса с обязательным указанием всех производственных объектов автоматизации технологического комплекса (в зависимости от темы) в отдельной таблице.

5.1.4. Техническая часть:

1. Иерархическая многоуровневая структура автоматизированной системы контроля и управления (объектный, цеховой и уровень предприятия), структура программно-аппаратного комплекса.

2. Цели, задачи и выполняемые функции систем автоматизации каждого уровня.

3. Состав комплекса технических средств АСУ ТП (по уровням): первичные датчики, вторичные приборы, регулирующие и исполнительные устройства, контроллер – функции, локальная вычислительная сеть, устройство ввода-вывода, радиомодем, контроллер связи или связной адаптер, сервер связи или сервер телекоммуникаций, сервер базы данных и т.д., оформление в таблице (тип, назначение и принцип действия, основные технические характеристики).

4. Прикладное программное обеспечение для верхнего уровня АСУ ТП, созданное с помощью SCADA – системы:

4.1. архитектура SCADA–пакета, назначение, структура и состав программных компонентов.

4.2. АРМ оператора или диспетчера (примеры видеокадров мнемосхем): окно визуализации (общие экраны, технологические площадки, объектовые экраны), таблица сигналов, обнаружение и оповещение аварийных событий - отображение вспомогательной информации для аварийных событий, накопление и представление текущих данных в виде графических зависимостей от времени.

5. Объем автоматизации технологических объектов: контроль, регулирование, управление, сигнализация, защита, блокировка, передача данных.

5.1.5. Экспериментальная часть:

1. Сущность экспериментального определения статических и динамических характеристик объектов регулирования (см. Пантаев, Дианов «Основы теории автоматического регулирования»).

2. Выделить САР из общей схемы автоматизации технологического процесса: одноконтурную, каскадную или комбинированную.

3. Определение временных характеристик (кривая разгона или импульсная характеристика) выбранного объекта регулирования по режимным листам.

4. Определить передаточную функцию объекта выбранной САР по кривой разгона методом площадей.

5.1.6. Расчетная часть:

1. Расчет и моделирование выбранной САР.

2. Обоснование выбора типа разрабатываемой САР построением переходных процессов при 2-х различных вариантах систем: анализ и выводы.

3. Листинг программ расчета настроек регулятора и моделирования САР с комментарием к выполняемым действиям.

5.1.7. Проектная часть:

Создание проекта АСУ ТП (общий экран, технологическая площадка, объектовый экран), модели САР, элементов КТС (библиотека символов) с использованием программы GENESIS32: основные этапы создания.

5.1.8. Заключение

5.1.9. Список литературы:

Список литературы должен содержать не менее 8 авторов.

5.1.10. Приложение:

1. Спецификации

2. Принципиальные электрические схемы (дополнительные)

3. Список условных сокращений, например:

PLC, ПЛК

программируемые логические контроллеры

OLE (Object Linking and Embedding)

включение и встраивание объектов

ОРС (OLE for Process Control)

OLE для АСУ ТП

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

система сбора данных и диспетчерского управления

RTU (Remote Terminal Unit)

удаленный терминал (контролируемый пункт)

MTU (Master Terminal Unit)

главный терминал (диспетчерский пункт управления)

CS (Communication System)

коммуникационная система (каналы связи)

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

стандартный транспортный протокол

5.2. Графическая часть

5.2.1. Виды и типы схем:

При разработке схем автоматизированного управления и технологического контроля применяют различные приборы и средства автоматизации, соединяемые с объектом управления и между собой по определенным схемам. В зависимости от используемых приборов и средств автоматизации и линейной связи в проектах автоматизации разрабатывают схемы, которые различают по видам и типам.

По видам схемы подразделяют на:

• электрические;

• пневматические;

• гидравлические;

• комбинированные.

По типам схемы автоматизации подразделяют на:

• структурные, отражающие структуру системы управления и взаимосвязи между пунктами контроля и управления объектом;

• функциональные, отражающие функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматизированного контроля, сигнализации, управления и регулирования технологического процесса и определяющие оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации;

• принципиальные, определяющие полный состав входящих в отдельный узел автоматизации элементов, модулей, вспомогательной аппаратуры и связей между ними и дающие детальное представление о принципе его работы;

• монтажные.

5.2.2. Графическая часть курсового проекта должна содержать:

2 листа формата А1

1 лист: функциональная схема комплексной автоматизации всего технологического, это может быть процесс добычи нефти и газа, подготовки сырой нефти, поддержание пластового давления, транспортировки и хранения товарной нефти, этапы переработки нефти, подготовки и переработки газа и др. вспомогательные процессы.

Функциональные схемы автоматизации могут быть выполнены 2-мя способами:

• с условным изображением щитов и пультов управления (в нижней части чертежа), в которых показываются устанавливаемые на них средства автоматизации

• с изображением средств автоматизации на технологических схемах вблизи отборных и приемных устройств, без построения прямоугольников, условно изображающих щиты, пульты, пункты контроля и управления

2 лист: может содержать одну из следующих вариантов схем

1. функциональная схема автоматизации отдельного технологического объекта или процесса, не показанного на 1 листе графической части;

2. структурная схема архитектуры АСУ ТП;

3. принципиальные электрические схемы контроля, регулирования, сигнализации и управления;

4. принципиальные схемы противоаварийной защиты;

5. отдельные схемы (структурные, электрические принципиальные) КИП, автоматических регуляторов, измерительных комплексов, контроллеров, ПАЗ и других устройств локальной автоматики и информационно-измерительной техники.

6. Сущность экспериментального определения статических и динамических характеристик объектов регулирования

Статической характеристикой элемента, независимо от его конструкции и назначения, называется зависимость выходной величины от входной в равновесных состояниях. Статическую характеристику можно представить в виде таблиц или графически. Определит статическую характеристику можно аналитически (расчетным путем) и экспериментально. Обычно определение статических характеристик простых объектов не представляет трудностей, кроме того, они часто приводятся в литературе. Для многих сложных объектов статические характеристики неизвестны, и их трудно найти аналитически. В этом случае прибегают к экспериментальному определению их на действующих объектах.

Экспериментальное определение статических характеристик заключается в создании ряда последовательных равновесных состояний объекта при соответствующих выходных и входных величинах. В этом случае орган, управляющий притоком или расходом энергии или материи в объекте, вручную или дистанционно переводят из одного положения, соответствующего равновесному состоянию, в другое. При достижении нового равновесного состояния объекта записывают значения входных и выходных величин по показаниям измерительных приборов. По измеренным входным и выходным величинам можно составить таблицу и построить график статической характеристики и определить коэффициент усиления объекта.

Если по условиям эксплуатации изменять значения входных и выходных величин в широком диапазоне невозможно, то ограничиваются небольшим пределом выходных величин вблизи заданного значения регулируемого параметра, т. е. Снимается рабочий участок статической характеристики, в пределах которого допустимы указанные выше изменения.

Динамической характеристикой элемента называется зависимость изменения во времени выходной величины от входной в переходном режиме при том или ином законе изменения входной величины. Аналитически динамические характеристики выражаются обычно дифференциальными уравнениями, а графически в виде графиков (кривых), где по оси абсцисс отмечают время, а по оси ординат значения выходной величины. Очевидно, что графики динамических характеристик будут различными при разных законах изменения входной величины. Для определения динамических характеристик и сравнимости их друг с другом приняты типовые законы изменения входных величин, близкие к законам, возможным в реальных условиях работы систем. Часто таким законом является скачкообразное изменение входной величины, при котором выходная величина изменяется мгновенно на какую-либо конечную величину.

Динамические характеристики элементов систем можно определять так же, как и статические – расчетным путем и экспериментально.

Для оценки динамических свойств объектов регулирования можно воспользоваться временными характеристиками, снятыми с действующих объектов. Такие характеристики можно снимать в тех случаях, когда имеется возможность приложить возмущение и оставить действовать в течение времени, достаточного для окончания переходного процесса, т.е. пока регулируемая величина не примет постоянного значения устойчивых объектов или пока не установится постоянная скорость изменения выходной величины у нейтральных объектов. Регулируемые объекты часто имеют несколько каналов возмущения, тогда необходимо снять характеристики при всех возмущениях. Однако в ряде случаев можно ограничиться снятием характеристик для основных каналов. Наибольший практический интерес представляет исследование динамических свойств при возмущениях, вызванных изменением той величины, на которую действует или будет действовать регулирующий орган. При снятии временных характеристик весьма существенным является определение величины возмущения. При выборе величин возмущения исходят из допустимых отклонений в ходе технологического процесса. Однако необходимо, чтобы искусственно вводимое возмущение значительно превосходило по величине те случайные возмущения, которые могут быть при снятии характеристик.

Временные характеристики снимают следующим образом. Перед проведением эксперимента регулируемый объект приводят в равновесное состояние (если оно отсутствует) и обеспечивают условия, при которых все входные и выходные величины постоянны. После стабилизации объекта быстрым перемещением (близким к скачкообразному) органа управления (задвижки, клапана, вентиля и т.д.) вносят искусственное возмущение, отмечая при этом время и величину его на картограмме прибора. Затем следят за изменением выходной величины, записывая ее значение до тех пор, пока выходная величина не примет нового установившегося значения. При автоматической записи переходного процесса на картограмме регистрирующего прибора необходимо отметить время приложения входного воздействия.

На основании полученных данных строят кривую в координатах время – выходная величина, которая и будет временной характеристикой объекта.

При проведении эксперимента необходимо следить за тем, чтобы другие независимые входные воздействия оставались без изменения. Это достигается с помощью соответствующих измерительных приборов, которыми должен быть оснащен объект.

Для получения более достоверных результатов эксперимента по снятию временной характеристики эксперимент следует проводить 2-3 раза при входных воздействиях, равных по величине, но противоположных по знаку, или при разных значениях входных величин входных воздействий.

7. Выделение САР из общей функциональной схемы автоматизации технологического объекта
Например, изобразим модель процесса испарения в следующем виде: Основные входные параметры: Т – температура; Р – давление; Qвх – расход продукта с низа колонны ректификации. Основные выходные параметры: Н – уровень; Q1вых – расход дебутанизированной ШФЛУ из ребойлера; Q2вых – расход бутана из ребойлера в колонну. Выделим каскадную САР из общей схемы автоматизации: LIC – регулятор уровня (основной); FIC – регулятор расхода (вспомогательный). На рис. приведена каскадная система регулирования уровня в ребойлере. В системе имеются два регулятора LIC и FIC. Регулятор уровня LIC поддерживает постоянным уровень в ребойлере. При изменении уровня регулятор уровня LIC меняет задание регулятора расхода FIC, который изменяет расход Q1вых. Благодаря этому, уровень поддерживается на заданном значении. В рассматриваемой системе каскадного регулирования две регулируемые величины: основная – уровень в ребойлере и вспомогательная – расход Q1вых на выходе ребойлера.
4. Оформление библиографического аппарата
4.1. Библиографический аппарат работы включает библиографический список и библиографические ссылки. 4.2. Библиографический список - элемент библиографического аппарата, содержащий описания использованных источников. 4.3. Библиографическая ссылка - совокупность библиографических сведений о цитируемом, рассматриваемом или упоминаемом в тексте работы произведении печати. 4.4. Включение внутритекстовых, подстрочных и затекстовых библиогра¬фических ссылок в основном тексте работы не рекомендуется. 4.5. Связь основного текста работы с описанием источника осуществляется через порядковый номер источника в библиографическом списке; в основном тексте этот номер берется в квадратные скобки. При указании в основном тексте на страницу источника последняя также заключается в квадратную скобку. Например: [11, с.21], что означает 11-й источник, 21-я страница. 4.6. Оформление библиографического описания источников следует проводить по ниже приведенным примерам. Книги одного, двух и трех авторов Е. Б. Андреев, В. Е. Попадько «Технические средства систем управления технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности» – М.: Отдел оперативной полиграфии РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. Р.Я.Исакович, В.И.Логинов, В.Е.Попадько «Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности».-М.: «Недра», 1983. Книги четырех и более авторов «Информационные технологии управления»: учеб. пособие для вузов / под редакцией проф. Г.А. Титоренко – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. «Информационно-измерительная техника и технологии» / Под редакцией Раннева. – М.: Высшая школа, 2000.