«Разработка автоматизированного рабочего места специалиста по обслуживанию компрессорной установки». Нужно будет создать программу в среде TRACE Mode.

Если разность по модулю между значением уставки SETPOINT и измеряемым значением ACTUALменьше значения DEADZONE, то на вход INP функционального блока PIDпоступает нулевое значение и звено PIDне изменяет управляющее воздействие, иначе на вход INPблока PIDпоступает значение разности.LIMIT ограничивает ввод значения управляющего воздействия MAN_CTRL в ручном режиме в пределах значений CTRL_MAXи CTRL_MIN для исключения ошибки ввода.SELпозволяет выбирать между значением с выхода Q блока PIDи значением с выхода Q блока LIMIT в зависимости от переменной режима управления MODE.Второй блок SELиспользуется для транслирования значения CTRLв переменную MAN_CTRLдо тех пор, пока режим управления MODEравен TRUE(автоматический). После смены режима с автоматического на ручной (MODE = FALSE) в значение MAN_CTRL остается последнее значение управляющего воздействия CTRL. Это необходимо для безударной смены режима с автоматического на ручной.Программа разрешения на запуск турбокомпрессора представлена на рисунке 3.4.Рисунок 3.4 – Программа разрешения на запуск турбокомпрессораВ программе разрешения на запуск турбокомпрессора формируется бит готовности к запуску READY по следующим условиям:задвижка ЗдЭ-1 на всасе не закрыта;задвижка ЗдЭ-2 на нагнетании открыта;клапан КлЭм-1 сброса газа на факел открыт;давление на всасе более 0,3 МПа;уровень пропилена в теплообменнике Т-318 менее 80 %;перепад давления на ЗдЭ-1 менее 25 кПа.Команда START активируется по нажатию кнопки «ПУСК», расположенной на мнемосхеме «Главный экран», и маскируется значением бита READY. Команда STOP(кнопка «СТОП») имеет приоритет и не требует выполнения каких-либо условий.Для управления и правильной индикации состояния задвижек с позиционированием ЗдЭ-1, 2 на мнемосхеме разработана программа VLV, представленная на рисунке 3.5.Рисунок 3.5 – Программа VLVВ программе VLVформируется правильное взаимодействие поступающих с графического интерфейса команд на открытие (OPEN_CMD)/закрытие (CLOSE_CMD)/останов (STOP_CMD) задвижки, формируется бит ошибки концевых выключателей положения (OPENED, CLOSED) задвижки ERROR, проверяется взаимоисключающие состояния концевых выключателей положения задвижкиMERGE, OPENED_OUT, CLOSED_OUT.Для управления электромагнитным клапаном создана программа DVLV (рисунок 3.6).Рисунок 3.6 – Программа DVLVВ программе DVLVформируется правильное взаимодействие поступающих с графического интерфейса команд на открытие/закрытие клапанаOPEN_CMD.В программе PID_VLV (рисунок 3.7) реализовано взаимодействие управления клапаном-регулятором КлРЭ-1 с программой PID.Рисунок 3.7 – Программа PID_VLVВ программе PID_VLVреализован алгоритм формирования битов полного открытия OPENED_OUT, полного закрытия CLOSED_OUT, промежуточного состояния MERGE и последнего направления управляющего воздействия (открытие или закрытие) CMD с зоной нечувствительности в 2 % к изменению управляющего воздействия.Для имитации аналоговых значений технологических параметров разработана программа IMIT_AI, представленная на рисунке 3.8.Рисунок 3.8 – Программа IMIT_AIВ программе используется два типа стандартных генераторов: пилообразны PILA и синусоидальный GSIN.Функциональный блок PILA генерирует пилообразный сигнал с максимальным значением, задаваемым входом PV. На каждом такте пересчета выход увеличивается на 1.Функциональный блокGSIN генерирует синусоидальный сигнал единичной амплитуды. Период колебаний (в секундах) задается значением входа PT.Для получения малых изменений генерируемых осуществляется деление X/Y и смещение X+Y.Генерируемое значение имитации поступает на вход IN1 функционального блока SEL, а реальное токовое поступает на вход IN0. При включенной имитации (нажата кнопка «Включить имитацию» на мнемосхеме «Главный экран») на выход блока SELтранслируется имитационное значение. Имитационное значение перезаписывает входное токовое значение (атрибут In) каждого аналогового сигнала технологического параметра. При отключенной имитации (нажата кнопка «Отключить имитацию» на мнемосхеме «Главный экран») входное токовое значение (атрибут In) перезаписывает само себя.3.2 Разработка человеко-машинного интерфейсаРазработка ЧМИ велась в инструментальной среде TraceMode 6.Главное окно инструментальной среды TraceMode 6 представлено на рисунке 3.9.В главном окне слева расположен навигатор проекта, сверху расположены строка меню и панель инструментов, снизу расположена строка состояния, остальное пространство отведено под рабочую область проекта.Рисунок 3.9–Главное окно инструментальной среды TraceMode 6В процессе разработки ЧМИ использовалось руководство пользователя TraceMode 6 и ГОСТ 21480-76.Согласно ГОСТ 21480-76 мнемосхемы предназначены для выполнения следующих функций [5]:наглядно отображать функционально-техническую схему управления объекта и информацию о его состоянии в объеме, необходимом для выполнения оператором возложенных на него функций;отображать связи и характер взаимодействия управляемого объекта с другими объектами и внешней средой;сигнализировать обо всех существенных нарушениях в работе объекта;обеспечивать быстрое выявление возможности локализации и ликвидации неисправности.Мнемосхема должна содержать только те элементы, которые необходимы оператору для контроля и управления объектом [5].При компоновке мнемосхем должны учитывать привычные ассоциации оператора (схема автоматизации функциональная) [5].Соединительные линии на мнемосхеме должны быть сплошными, простой конфигурации, минимальной длины и иметь наименьшее число пересечений [5].Комплекс мнемознаков, используемых на одной мнемосхеме, должен быть разработан как единый алфавит. Необходимо, чтобы алфавит мнемознаков был максимально коротким, а различительные признаки мнемознаков были четкими [5].Мнемознаки сходных по функциям объектов должны быть максимально унифицированы [5].Форма мнемознака должна соответствовать основным функциональным или технологическим признакам отображаемого объекта. Допускается брать за основу конструктивную форму объекта или его условное обозначение, принятое в технической документации [5].На рисунке 3.10 представлена мнемосхема турбокомпрессора «Главный экран», разработанная с учетом вышеперечисленных требований.Рисунок 3.10 – Мнемосхема турбокомпрессора «Главный экран»На мнемосхеме «Главный экран» (рисунок 3.9) представлен в виде турбокомпрессора В-404 и теплообменника Т-318, соединенных между собой технологическими линиями.В верхнем левом углу располагается текущее время и дата в формате ДД Месяц ГГГГ, ЧЧ:ММ:СС.В верхней части мнемосхемы «Главный экран» располагаются кнопки навигации между мнемосхемами «Настройки AI» и «Тренды».В правой верхней части мнемосхемы «Главный экран» располагаются кнопки запуска имитации аналоговых значений технологических параметров.Значение технологического параметра отображается на мнемознаке «Датчик». Внешний вид мнемознака «Датчик» и его индикация представлены в таблице 3.1.Таблица 3.1 – Внешний вид мнемознака «Датчик» и его индикацияОписание индикацииИндикацияНормальное состояние измеряемого значения технологического параметраИзмеряемое значение выходит за предаварийные пределы (предаварийная сигнализация)Измеряемое значение выходит за аварийные пределы (аварийная сигнализация)Измеряемое значение недостоверно (короткое замыкание или обрыв цепи датчика)Настройка значений предаварийных и аварийных пределов, а также их включение/отключение производится на мнемосхеме «Настройки AI», представленной на рисунке 3.11.Рисунок 3.11 – Мнемосхема «Настройки AI»Ввод значения предела (любых значений графического интерфейса) осуществляется в окне ввода (рисунок 3.12), которое вызывается нажатием на поле ввода левой кнопкой мыши.Рисунок 3.12 – Окно вводаВводимое значение не должно выходить за пределы диапазона измерения.На мнемосхему «Главный экран» можно вернуться при помощи кнопки «На главную».Графическое представление задвижек, расположенных на линиях всаса и нагнетания, выполнено в виде мнемознака «Задвижка». Внешний вид мнемознака «Задвижка» и его индикация представлены в таблице 3.2.Таблица 3.2 – Внешний вид мнемознака «Задвижка» и его индикацияОписание индикацииИндикацияОбщий вид задвижки с позиционированиемПродолжение таблицы 3.2Описание индикацииИндикацияПромежуточное положение задвижкиЗадвижка полностью открытаЗадвижка полностью закрытаОшибка концевых выключателейВнешняя неисправность задвижкиРасположение индикатора неисправности относительно задвижкиСформирована команда на открытие задвижкиСформирована команда на закрытие задвижкиСформирована команда останова (стоп) задвижкиМнемознак «Задвижка» предоставляет оператору полную информацию о текущем состоянии задвижки.Управление задвижкой осуществляется в ручном режиме с помощью окна управления, которое вызывается поверх мнемосхемы путем нажатия левой кнопкой мыши на мнемознак «Задвижка». Окно управления задвижкой представлено на рисунке 3.13.Рисунок 3.13 – Окно управления задвижкойВ окне управления задвижкой расположены:текстовый индикатор статуса задвижки;числовой индикатор текущего положения задвижки;индикатор внешней неисправности (поступает от ИМ задвижки);индикатор ошибки концевых выключателей положения задвижки;кнопки управления задвижкой.Графическое представление клапана сброса газа на факел выполнено в виде мнемознака «Клапан». Внешний вид мнемознака «Клапан» и его индикация представлены в таблице 3.3.Таблица 3.3 – Внешний вид мнемознака «Клапан» и его индикацияОписание индикацииИндикацияОбщий вид клапана сбросаКлапан полностью открытКлапан полностью закрытСформирована команда на открытие клапанаСформирована команда на закрытие клапанаМнемознак «Клапан» предоставляет оператору полную информацию о текущем состоянии клапан сброса.Управление клапаном сброса осуществляется в ручном режиме с помощью окна управления, которое вызывается поверх мнемосхемы путем нажатия левой кнопкой мыши на мнемознак «Клапан». Окно управления клапаном сброса представлено на рисунке 3.14.Рисунок 3.14 – Окно управления клапаном сбросаВ окне управления клапаном сброса расположены:текстовый индикатор статуса клапана сброса;кнопки управления клапаном сброса.Графическое представление клапана-регулятора уровня пропилена в теплообменнике Т-318 выполнено в виде мнемознака «Клапан-регулятор». Внешний вид мнемознака «Клапан-регулятор» и его индикация представлены в таблице 3.4.Таблица 3.4 – Внешний вид мнемознака «Клапан-регулятор» и его индикацияОписание индикацииИндикацияОбщий вид клапана-регулятораКлапан-регулятор открыт более, чем на 95 %Клапан-регулятор открыт менее, чем на 5 %Клапан-регулятор открыт в диапазоне от 5 до 95 %Продолжение таблицы 3.4Описание индикацииИндикацияВнешняя неисправность клапана-регулятораРасположение индикатора неисправности относительно клапана-регулятораРучной режим управленияАвтоматический режим управленияСформирована команда на закрытие клапана-регулятора (управляющее воздействие уменьшилось более, чем на 2 %)Сформирована команда на открытие клапана-регулятора (управляющее воздействие увеличилось более, чем на 2 %)Мнемознак «Клапан-регулятор» предоставляет оператору полную информацию о текущем состоянии клапан-регулятора уровня пропилена в теплообменнике Т-318.Управление клапаном-регулятором осуществляется в ручном режиме с помощью окна управления, которое вызывается поверх мнемосхемы путем нажатия левой кнопкой мыши на мнемознак «Клапан-регулятор». Окно управления клапаном-регулятором представлено на рисунке 3.15.Рисунок 3.15 – Окно управления клапаном-регуляторомВ окне управления клапаном-регулятором уровня расположены:числовой индикатор текущего положения клапана-регулятора;индикатор внешней неисправности (поступает от ИМ клапан-регулятора);числовое значение управления (управляющего воздействия);кнопки переключения режима управления «Ручной» и «Авто» с индикацией выбранного режима;поле ввода значения уставки (для автоматического режима управления);поле ввода значения ручного задания управляющего воздействия (для ручного режима управления);кнопка вызова окна настроек ПИД-регулятора.В режиме «Авто» в поле ввода ручного задания дублируется значение управления с целью присвоения последнего значения управления значению ручного задания в момент перехода из режима «Авто» в режим «Ручной» (безударная смена режима).Окно настроек параметров ПИД-регулирования вызывается нажатием кнопки «ПИД», расположенной в верхнем правом углу окна управления клапаном-регулятором уровня. Окно настроек параметров ПИД-регулирования представлено на рисунке 3.16.Рисунок 3.16 – Окно настроек параметров ПИД-регулированияВ окне настроек параметров ПИД-регулирования расположены:поле ввода пропорционального коэффициента;поле ввода интегрального коэффициента;поле ввода дифференциального коэффициента;поле ввода максимального значения управляющего воздействия;поле ввода минимального значения управляющего воздействия.На мнемосхеме «Главный экран» расположены кнопки запуска и останова турбокомпрессора (рисунок 3.17).абРисунок 3.17–Кнопки запуска и останова турбокомпрессора: а – есть разрешение на запуск; б – нет разрешения на запускПри нажатии на кнопку «ПУСК» устанавливается сигнал на запуск турбокомпрессора. Кнопка «СТОП» сбрасывает сигнал запуска. Управление турбокомпрессором осуществляется в ручном режиме по технологическому алгоритму. Кнопка «ПУСК» будет доступна при достижении всех требуемых условий для запуска.Тренды изображены на мнемосхеме «Тренды», представленной на рисунке 3.18.Рисунок 3.18 – Мнемосхема «Тренды»На мнемосхеме «Тренды» представлены графики изменения в текущий момент времени значений уровня пропилена в теплообменнике Т-318, температуры этилена на выходе из теплообменника Т-318 и давления на нагнетании турбокомпрессора.Технологические позиции можно увидеть в легенде к каждому графику (расположена под графиком).Графический элемент «Тренд» имеет необходимы набор функций для быстрого и удобного просмотра графиков изменения значений технологических параметров.ЗаключениеВ первой главе выпускной квалификационной работыописан технологический процесс турбокомпрессора, определены объемы автоматизации, приведена математическая модель центробежного турбокомпрессора и разработана операционная модель, отражающая взаимодействие элементов системы между собой и эксплуатирующим персоналом. Разработана схема автоматизации функциональная турбокомпрессора В-404 в соответствии с ГОСТ 21.208-2013 на основе технологического регламента. Схема автоматизации функциональная приведена в Приложении А.Во второй главе проведен выбор технических средств автоматизации: датчиков, ИМ и ПЛК. Результаты выбора датчиков и ИМ сведены в таблицу КИПиА, приведенную в Приложении Б. Выбор ПЛК осуществлялся из трех отечественных моделей: REGULR500, ЭЛСИ-ТМК и ОВЕН ПЛК. По результатам сравнения выбран ПЛК REGULR500, обладающий наилучшими техническими характеристиками. Составлена проектная конфигурация ПЛК REGULR500 и произведен расчет энергопотребления проектной конфигурацией с целью выбора подходящего модуля источника питания. В соответствии с ГОСТ 19.701-90 разработаны блок-схемы алгоритмов, приведенные в Приложении В.В третьей главе приведены разработанные алгоритмы управления и обработки данных на языках программирования FBDи ST стандарта МЭК 61131-3. Разработка алгоритмов велась в инструментальной среде TraceMode 6. Разработан ЧМИ в инструментальной среде TraceMode 6 для АРМ специалиста по обслуживанию компрессорной установки. АРМ позволяет управлять турбокомпрессором В-404 и отслеживать значения технологических параметров, влияющих на ход технологического процееса.Список использованных источниковГалеркин, Ю. Б. Турбокомпрессоры. Рабочий процесс, расчет и проектирование проточной части [Текст]. – М.: ООО «Информационно-издательский центр КХТ», 2010. – 62 с., ил.ГОСТ 21.208-2013. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах [Текст]. – Введ. 2014-11-01. – М.: Из-во стандартов, 2014. – 28 с. – (Система проектной документации для строительства).ГОСТ 21.408-2013. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов [Текст]. – Введ. 2014-11-01. – М.: Из-во стандартов, 2014. – 42 с. – (Система проектной документации для строительства).ГОСТ 19.701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения [Текст]. – Введ. 1977-01-01. – М.: Стандартинформ, 2010. – 24 с. – (Единая система программной документации).ГОСТ 21480-76. Мнемосхемы. Общие эргономические требования [Текст]. – Введ. 1992-01-01. – М.: Из-во стандартов, 1986. – 5 с. – (Система «человек-машина»).Данилов, М. М. Турбомашины низкотемпературных систем[Текст]: учебно-методическое пособие/ М. М. Данилов, О. С. Апицына. – СПб.: Ун-т ИТМО, 2021. – 74 с, ил.Официальный сайт компании «AdAstra» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.adastra.ruОфициальный сайт ООО «Прософт-Системы» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://prosoftsystems.ruОфициальный сайт АО «ЭлеСи» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elesy.ru/default.aspxОфициальный сайт ООО НПП «ЭЛЕМЕР» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.elemer.ru/Официальный сайт АО «АБС ЗЭиМ Автоматизация» [Электронный ресурс]. – Режим доступа:https://www.zeim.ru/Официальный сайт ООО ПО «ОВЕН» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://owen.ruОфициальный сайт ООО «Компания ТЕХМАРКЕТ» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.techmarcet.ru/65-76-Т-4 ИС. Технологическая инструкция по эксплуатации и обслуживанию турбокомпрессора т/к В-404. Производство этилена. Отделение компримированияпирогаза[Текст]. – Казань: СИБУР. КАЗАНЬОРГСИНТЕЗ, 2011. – 147 с.TRACEMODE 6[Текст]: руководство пользователя: 2 Т. – М.: AdAstraResearchGroup, 2015. – 547 с., ил.Приложение АСхема автоматизации функциональнаяРисунок А.1 – Схема автоматизации функциональнаяПриложение БТаблица КИПиАТаблица Б.1 – Таблица КИПиА№Наименование параметраЕдиницы измеренияОбозначениеНаименование прибораПределы измерения параметраПозиция на схемеПредел измерения прибораКласс точностиДиапазон вх./вых. сигналовТип сигналаDIDOAIAOFI1Давление на всасе т/к В-404МПаPITАИР-20/М2-Н-ДИ 1600,3 – 0,91-10 – 2,5±0,54 – 20 мА+2Температура на всасе т/к В-404ºСTT, TEТПУ-205 с ТС-1088-60 – -202-1-196 − 500В4 – 20 мА+3Давление ан нагнетании т/к В-404МПаPITАИР-20/М2-Н-ДИ 1600 – 2,13-20 – 2,5±0,54 – 20 мА,СК+4Температура на нагнетании т/к В-404ºСTT, TEТПУ-205 с ТС-108810 – 1204-1-196 − 500В4 – 20 мА+5Перепад давления на ЗдЭ-1кПаPDITАИР-20/М2-Н-ДД 4200 – 255-10 – 40±0,54 – 20 мА+6Задвижка ЗдЭ-1%NHSAЗКЛП 150-63с с ПЭМ-Б5Е-20 – 1006-10 – 100–4 – 20 мА,СК 24 В,24 В++++++Продолжение таблицы Б.1№Наименование параметраЕдиницы измеренияОбозначениеНаименование прибораПределы измерения параметраПозиция на схемеПредел измерения прибораКласс точностиДиапазон вх./вых. сигналовТип сигналаDIDOAIAOFI7Температура после Т-318ºСTT, TEТПУ-205 с ТС-1088-13 – -117-1-196 − 500В4 – 20 мА+8Уровень пропилена в Т-318%LITЭЛЕМЕР-УПП-1115 – 808-10 – 100±1,54 – 20 мА+9Клапан-регулятор КлРЭ-1%NHSAРК-Э 201 С 150 с МЭПК-63000 – 1008-20 – 100–4 – 20 мА,СК 24 В+++10Температура в Т-318ºСTT, TEТПУ-205 с ТС-1088-18 – 49-1-196 − 500В4 – 20 мА+11Давление в Т-318МПаPITАИР-20/М2-Н-ДИ 1600,2 – 0,2310-10 – 2,5±0,54 – 20 мА+12Задвижка ЗдЭ-2%NHSAЗКЛП 150-63с с ПЭМ-Б5Е-20 – 10011-10 – 100–4 – 20 мА,СК 24 В,24 В++++++13Клапан сброса КлЭм-1–NHSAKV335–12-1––СК 24 В,24 В++Итого:85122Приложение ВБлок-схемы алгоритмовРисунок В.1 – Блок-схемы алгоритмов