Дипломная работа: Модернизация автоматизированной системы управления установки подготовки нефти Ашировского месторождения на базе контроллера CP 315-2DP

- Интерфейсный модуль IM 360;

- Модули ввода аналоговых сигналов SM331-Ex, Ai 4x24VDC (7 шт.).

Выберем блок питания PS-307 на рельсе Rack1.

Таблица 3.1 - расчет блока питания PS-307 на рельсе Rack1

Таким образом выберем блок питания PS -307 (2 A).

На монтажной рельсе Rack2 разместим:

- Блок питания PS-307;

- Интерфейсный модуль IM 361;

- Модули ввода аналоговых сигналов SM331, Ai 8x24VDC (8 шт.).

Выберем блок питания PS-307 на рельсе Rack2.

Таблица 3.2 - расчет блока питания PS-307 на рельсе Rack2

Таким образом выберем блок питания PS -307 (5 A).

На монтажной рельсе Rack3 разместим:

- Блок питания PS-307;

- Интерфейсный модуль IM 361;

- Модули ввода аналоговых сигналов SM331, Ai 8x24VDC (2 шт.);

- Модули ввода дискретных сигналов SM321 Di 32x24VDC (5 шт.).

Выберем блок питания PS-307 на рельсе Rack2.

Таблица 3.3 - расчет блока питания PS-307 на рельсе Rack3.

Таким образом выберем блок питания PS-307 (5 A).

На монтажной рельсе Rack4 разместим:

- Интерфейсный модуль IM 361;

- Модули ввода дискретных сигналов SM321 Di 32x24VDC (2 шт.);

- Модули вывода дискретных сигналов SM322 Do 32x24VDC/0,5А (4 шт.);

- Модуль вывода дискретных сигналов SM322 Do 8x24VDC/0,5А (1 шт.).

Питание IM 361 и SM321 Di 32x24VDC подключим с блока питанияPS-307 на третьей рельсе.

Так как максимальный ток на канал для SM322 Do 32x24VDC/0,5А и SM322 Do 8x24VDC/0,5А равен 0,5 А, то получим:

- Для SM322 Do 32x24VDC/0,5А необходимо 0,5*32=16 А - возьмем 2 блока питания PS-307 (10 А) для каждого модуля;

- Для SM322 Do 8x24VDC/0,5А необходимо 0,5*8=4 А - возьмем блок питания PS-307 (5 А);

Вторичные преобразователи от приборов и датчиков, интерфейсные реле ABB R500 для коммутации цепей управления, оптроны ABB R500 (220VAC/24VDC) для сигнализации состояния задвижек разместим в щите управления и автоматизации ЩУА.

ПЛК S7-300, систему налива нефти на 2 стояка и счетчики газа

Метран-331 подключим к компьютеру ROBO-2000-4085TL по интерфейсу RS-485:

- ПЛК по протоколу Profibus DP;

- Система налива нефти по протоколу Modbus ASCII;

- Метран-331 (Вычислитель Метран-333) по протоколу Modbus ASCII;

3.4 Разработка электрических принципиальных схем

3.4.1 Клапан 12-07. Схема электрическая принципиальная управления

В соответствии с исходными данными необходимо управлять клапаном 12-07 дистанционно и автоматически с сигнализацией состояния - открыт/закрыт в операторной.

Используя схему электрических подключений клапана ЗК-М разработаем схему электрическую принципиальную управления клапаном 12-07. Клапан управляется с помощью дискретного выхода контроллера S7-300. Сигналы состояния клапана - открыт/закрыт подключаются к модулям дискретного ввода.

Так как схемы управления остальными клапанами ЗК-М аналогичны, то не будем разрабатывать схемы электрические принципиальные управления для каждого клапана, а разработаем таблицу применимости, на основании которой можно получить схему управления для любого клапана.

3.4.2 Насос Н151. Схема электрическая принципиальная управления

В соответствии с исходными данными необходимо управлять насосом Н151 по месту, дистанционно и автоматически с сигнализацией состояния - включен/выключен в операторной.

Для запуска насоса Н151 и защиты силовой цепи от короткого замыкания в части ЭМ предусмотрен блок управления электродвигателем нереверсивный БВ5130В. Блок предназначен для нереверсивного управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором мощностью до 400 кВт.

Выбор режима управления насосом Н151 (по месту или из операторной) осуществляется с помощью промежуточного реле Н151-KV1 (ABB R500), сигнал управления на которое приходит с модуля вывода дискретных сигналов. Для управления насосом Н151 по месту предусмотрен пост управления взрывозащищенный двухкнопочный ПВК-22.

Для управления насосом Н151 из операторной и в автоматическом режиме предусмотрено промежуточное реле Н151-KV2, Сигнал управления на которое приходит с модуля дискретного вывода контроллера S7-300.

Сигнал состояния насоса Н151 - выключен/включен снимается с блока управления нереверсивным двигателем БВ5130В и заводится на модуль дискретного ввода контроллера.

Так как схемы управления насосами Н152, 161, 162, 110...112, 22, 63, 92, 101…104 аналогичны, то не будем разрабатывать схемы электрические принципиальные управления для каждого насоса, а разработаем таблицу применимости, на основании которой можно получить схему управления для любого насоса.

3.4.3 Задвижка N1. Схема электрическая принципиальная управления

В соответствии с исходными данными необходимо управлять задвижкой N1 по месту, дистанционно и автоматически с сигнализацией состояния - открыта/закрыта/сработала муфта в операторной.

Для управления электроприводом задвижки N1 и защиты силовой цепи от короткого замыкания в части ЭМ предусмотрен блок управления электродвигателем реверсивный БВ5430В. Блок предназначен для реверсивного управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором мощностью до 400 кВт. Выбор режима управления задвижкой N1 (по месту или из операторной) осуществляется с помощью промежуточных реле Н151-KV1,2 (ABB R500), сигнал управления на которые приходит с модуля вывода дискретных сигналов.

Для управления задвижкой N1 по месту предусмотрен пост управления взрывозащищенный трехкнопочный ПВК-32 (Стоп с самофиксацией).

Из операторной или в автоматическом режиме задвижка N1 управляется с помощью двух дискретных выходов контроллера S7-300, через промежуточные реле N1-KV3,4 (ABB R500). Сигналы состояния задвижки N1- открыта/закрыта/сработала муфта снимаются с блока конечных выключателей задвижки N1 и подключаются к модулям дискретного ввода через промежуточные оптроны ABB R500 (220VAC/24VDC), которые открываются при наличии напряжения в цепи конечного выключателя. Так как схемы управления задвижками N2…12 аналогичны, то не будем разрабатывать схемы электрические принципиальные управления для каждой задвижки, а разработаем таблицу применимости, на основании которой можно получить схему управления для любой задвижки.

3.4.4 Модули ввода аналоговых сигналов. Схема электрическая принципиальная подключения

Схему электрическую принципиальную подключения модулей аналогового ввода будем разрабатывать в соответствии со схемами подключения приборов, датчиков и модулей контроллера.

3.4.5 Модули ввода дискретных сигналов. Схема электрическая принципиальная подключения

Схему электрическую принципиальную подключения модулей дискретного ввода будем разрабатывать в соответствии со схемами подключения приборов, датчиков и модулей контроллера.

3.4.6 Модули вывода дискретных сигналов. Схема электрическая принципиальная подключения

Схему электрическую принципиальную подключения модулей дискретного вывода будем разрабатывать в соответствии со схемами подключения приборов, датчиков и модулей контроллера.

3.4.7 ПК для АРМ оператора. Схема электрическая принципиальная подключения

Схему электрическую принципиальную подключения ПК будем разрабатывать в соответствии со схемами подключения АСН, ПЛК и вычислителя Метран-333.

3.5 Разработка технологических программ

Функциональный блок FB51 - управления задвижкой

Управление задвижкой осуществляется в трех режимах:

Местное управление - управление производится на месте установки задвижки;

Дистанционное управление - управление производится из операторной оператором;

Автоматическое управление - управление производится системой регулирования/управления.

В разрабатываемой системе имеет смысл организовать дистанционное управление через АРМ оператора. Сигналами воздействия являются команды: открыть и закрыть.

В используемой схеме управления выбор местного режима никак не выбирается. Выбор дистанционного и автоматического режима осуществляется программным путем.

Функциональный блок управления задвижкой (FB51) реализует следующие функции:

Переключение между дистанционным и автоматическим режимами;

Блокировка одновременного открытия и закрытия

Сброс сигналов на открытие и закрытие при достижении граничных значений.

На рисунке 3.2 приведен пример вызова функционального блока для управления задвижкой N15.

Рисунок 3.2 - Пример вызова функционального блока для управления задвижкой

Назначение входных/выходных переменных дано в таблице 3.4:

Таблица 3.4 - Назначение входных/выходных переменных

Для того, чтобы выдать команду на открытие/закрытие задвижкой, выбрать режим, необходимо установить соответствующую переменную в блоке данных конкретной задвижки. Например, на рисунке 3.3 изображен фрагмент функционального блока FB1 где осуществляется 2^х позиционное регулирование уровня нефти в газосепараторе ГС-1.

Рисунок 3.3 - Регулирование уровня нефти в ГС-1 с помощью электроприводной задвижки

Соответствие блоков и позиций задвижек приведен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Соответствие блоков и позиций задвижек

Функциональный блок FB50 - управление насосом

Управление насосом осуществляется в трех режимах:

Местное управление - управление производится на месте установки насоса (в технологической насосной);

Дистанционное управление - управление производится из операторной оператором;

Автоматическое управление - управление производится системой регулирования/управления.