Материал: Автоматизация производственного процесса получения серы на установках доочистки отходящих газов У-07,08 Оренбургского ГПЗ

Рисунок 2.4.19 - Контроллер с платами ввода/вывода

Каждый из трех входных каналов асинхронно измеряет входные сигналы от каждой точки на монтажной плате, определяет соответствующие состояния входных сигналов и помещает их значения в таблицы входных значений "А", "В" и "С" соответственно. Каждая из этих таблиц периодически опрашивается через шину ввода/вывода коммуникационным процессором соответствующего главного процессора.

Предусмотрена функция самодиагностики, позволяющая в течение 500 миллисекунд обнаруживать все неисправности типа залипания или отклонения от заданной точности преобразования с последующей выдачей аварийных сигналов. Данная функция позволяет нормально функционировать системе в условиях множественных отказов.

Модуль цифрового вывода. Модуль цифрового вывода (DO) имеет три идентичных изолированных канала. Каждый канал содержит запатентованную специализированную интегральную схему (ASIC), которая принимает таблицу выходных значений от коммуникационного процессора ввода/вывода соответствующего главного процессора. Все модули цифрового вывода используют специальную четырехвариантную схему мажоритарной выборки индивидуальных выходных сигналов непосредственно перед их поступлением на выходную нагрузку. Данная схема выборки основана на параллельно-последовательных цепях, которые пропускают сигнал, если драйверы каналов "А" и "В" или "В" и "С" или "А" и "С" выдают им команду на замыкание - другими словами, два драйвера из трех выбираются схемой голосования. Четырехвариантная схема мажоритарной выборки обеспечивает многократное резервирование всех критических путей прохождения сигналов, гарантируя тем самым безопасность и максимальную готовность.

Модуль цифрового вывода периодически выполняет рутинную программу диагностики схемы мажоритарной выборки выходного сигнала (OVD) для каждой точки. Данная обеспечивающая безопасность функция позволяет нормально функционировать системе в условиях множественных отказов.

Полученные от датчиков сигналы проходят через искробезопасные барьеры (см. пункт 2.4.7) и обрабатываются встроенными в платы ввода АЦП и затем, поступают на внутреннюю цифровую шину данных и в контроллер.

В соответствии с таблицей 1.2 для обеспечения ввода и вывода необходимого количества сигналов ПАЗ У-07,08 необходимо использовать следующее количество модулей ввода/вывода (таблица 2.4.6).

Таблица 2.4.6 - Необходимое количество модулей ввода/вывода для системы ПАЗ Trident

Программирование контроллера осуществляется посредством специализированной программы TriStation 1131. Возможности данной программы кратко описаны в приложении Б.

2.3.10 Рабочие станции

Прикладная рабочая станция (АР) выполняет интенсивные вычисления функции. Она обладает вычислительными возможностями, чтобы выполнять:

- системное программное обеспечение, написанное фирмой Foxboro;

-   прикладные программные пакеты, написанные фирмой Foxboro;

-   программы, написанные пользователем, и программы сторонних поставщиков.

Кроме того, станция АР выступает в роли файлового сервера или хоста (ведущего компьютера) для других станций в сети. Файловый сервер обеспечивает сервис загрузки образа для этих станций и хранит информацию, полученную от этих станций, чтобы её можно было использовать в других прикладных программах.

Станция оператора (WР) - это графический терминал, с помощью которого оператор взаимодействует с дисплеями системы (I/A) Series, чтобы:

- выполнять мониторинг и управление параметрами технологического процесса;

-   принимать уведомления об аварийных сигналах технологического процесса;

-   выполнять действия с аварийными сигналами технологического процесса;

-   выполнять мониторинг состояния аппаратных средств системы;

-   отображать заархивированные данные технологического процесса.

Монитор станции оператора (WР) используют для взаимодействия с дисплеями системы (I/A) Series, чтобы работать с некоторыми конфигураторами системы (I/A) Series, создавать и выполнять программы и отчёты. Станция оператора (WР) также обеспечивает функции накопителей данных большой ёмкости для хранения графических дисплеев и других файлов рабочей станции.

-   Основная функция станции оператора (WР) состоит в выполнении роли интерфейса между пользователем и технологическим процессом, обеспечивая программы, необходимые для работы с устройствами пользовательского интерфейса.

Инженерная рабочая станция (AW) является комбинацией прикладной рабочей станции (АР) и станции оператора (WР). Поэтому она может выполнять такие функции прикладной рабочей станции, как сбор данных предыстории и загрузку базы данных управления. Она также действует как графический интерфейс, аналогично станции оператора. Доступ ко всем конфигураторам возможен через эту станцию. Инженерные рабочие станции используют операционную систему Windows XP. Последней является инженерная рабочая станция АW-70, являющейся автономной станцией, которая моделирует станцию АW в сети. С помощью этой станции всё конфигурирование может быть выполнено и протестировано в автономном режиме.

2.4.11 Полевое оборудование КИП

Выключатель путевой типа ВПВ-1А21 предназначенный для сигнализации конечного положения исполнительного механизма и используемый в цепях переменного или постоянного тока. Коммутационное устройство выключателя имеет «механическо-мгновенное действие», обеспечивающее включение или переключение контактов, а также контактное давление не зависящее от положения привода.

Условия эксплуатации:

климатическое исполнение УХЛ-1 по ГОСТ 15150-69;

степень защиты IP-65;

взрывозащищённого исполнения 1ExdIAT6;

высота над уровнем моря не более 2000 м.;

рабочие значения температуры воздуха от -50°С до +45°С;

относительная влажность окружающей среды до 100% при температуре 35°С с конденсацией влаги.

Коррозионностойкие датчики давления "Метран-49" предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования, управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

Датчики работают со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного выходного сигнала.

В датчиках давления "Метран-49" за счет реализации схемы трехмембранного приемника давления достигнуто сочетание высокой точности и стабильности измерений с высокой коррозионной стойкостью.

Измеряемые среды: агрессивные среды с высокой химической активностью (газ с содержанием сероводорода, кислоты, щелочи, нефтепродукты, сырая нефть, морская вода), исполнения: обыкновенное, взрывозащищенное Ех, Вн, выходной сигнал: 0-5, 0-20, 4-20, 5-0, 20-0, 20-4 мА, степень защиты датчиков от воздействия пыли и воды IP65, внесены в Госреестр средств измерений под №19396-00, сертификат №7633/1.

Датчики разработаны по техническому заданию ОАО "Газпром".

Клапан соленоидный пилотный КСП-8 предназначен для дистанционного и автоматического управления пневматическими исполнительными устройствами в системах автоматизации газопромысловых объектов.

Клапан выполнен во взрывонепроницаемой оболочке, имеет взрывобезопасный уровень взрывозащиты и может применяться во взрывоопасных помещениях всех классов и наружных установках, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси паров и газов с воздухом категорий 1, 2 и 3 групп А, Б, Г.

Технические характеристики:

питание 24 В постоянного тока, мощность 3,5 Вт;

управление работой в сети сжатого воздуха с давлением до 1 МПа;

взрывозащищённого исполнения 1ExdIICT6 по ГОСТ 12.2.020;

продолжительный режим работы;

рабочие значения температуры воздуха от -40°С до +50°С.

Термоэлектрический преобразователь (ТХА) фирмы Berger (Франция). ТХА развивает электродвижущую силу при изменении температуры рабочего спая, которая фиксируется измерительным прибором (HID 2062). Рабочая температура хромель алюмелевого преобразователя: -200 ÷ 1100 °С.

Датчики-реле уровня РОС 101И предназначены для контроля уровня электропроводных и неэлектропроводных жидкостей, твердых сред, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов. Относятся к классу емкостных сигнализаторов уровня. В состав прибора входит первичный преобразователь и передающий преобразователь. Исполнение первичного преобразователя по маркировке взрывозащиты 0ЕxiaIICT6, передающий преобразователь ЕxiaIIC. Диапазон температур окружающего воздуха при эксплуатации от -50 до +60оС.

Датчики загазованности фирмы General Monitors. Газоанализаторы серии S4100 модели S4100С. Пределы измерения 0 - 100% (0 - 70%) НКПВ. Датчики расположены в местах, наиболее вероятной утечки газа.

2.5 Расчет надежности ПТК

2.5.1 Методика расчета

Надежность - свойство системы сохранять во времени в восстановленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.

Объектом расчета надежности является автоматизированная система управления технологическими процессами У-07,08 Оренбургского ГПЗ.

Оцениваемыми показателями надежности являются:

- показатель безотказности;

-   показатель ремонтопригодности.

Система является восстанавливаемой в процессе применения.

Неработоспособным состоянием системы считается:

- прекращение сбора, обработки, передачи, представления информации, выход погрешности измерения технологических параметров за допустимые пределы, искажение информации или не предоставление ее оперативному персоналу (информационная функция системы);

-   прекращение формирования или передачи команд управления, выдача ложных команд (функция управления системы);

- отсутствие любой команды управления, формируемой системой САУ или ПАЗ при наличии аварийной ситуации на объекте управления, либо выдача любой команды управления при отсутствии аварийной ситуации на объекте (функция защиты системы).

Показатель ремонтопригодности опущен, т.к. на восстановление работоспособности АСУ ТП из-за вышедшего из строя элемента программно-технического комплекса уйдет не больше 0,5 часа.

Для расчета свойств, составляющих надежность, и комплексных показателей надежности используем структурный метод расчета - основанный на представлении объекта в виде логической (структурно-функциональной) схемы (в соответствии с ГОСТ 27.301-95).

Предполагаем, что как вся система, так и любой ее элемент могут находиться только в одном из двух возможных состояний - работоспособном и неработоспособном и отказы элементов независимы друг от друга. Состояние системы определяется состоянием элементов и их сочетанием. Поэтому теоретически возможно расчет безотказности любой ТС свести к перебору всех возможных комбинаций состояний элементов, определению вероятности каждого из них и сложению вероятностей работоспособных состояний системы.

Системой с последовательным соединением элементов называется система, в которой отказ любого элемента приводит к отказу всей системы. Такое соединение элементов в технике встречается наиболее часто, поэтому его называют основным соединением. Считая отказы элементов независимыми, вероятность одновременно безотказной работы n элементов определяется по теореме умножения вероятностей:

.(2.3)

Очевидно, что даже при высокой надежности элементов надежность системы при последовательном соединении оказывается тем более низкой, чем больше число элементов.

Если все элементы системы работают в периоде нормальной эксплуатации и имеет место простейший поток отказов, наработки элементов и системы подчиняются экспоненциальному распределению, т.е. можно записать:

.(2.4)