Разработка алгоритмического и программного обеспечения системы управления этиленопроводом и этиленхранилищем

Житников, Алексей Дмитриевич Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Представлено описание объекта автоматизации – этиленопровод и этиленохранилище. Осуществлен обзор и анализ программно-аппаратных средств построения системы управления. Разработано:схемы связи; решение по резервированию беспроводных каналов связи; прием, обработка и передача сигналов; алгоритмы управления исполнительными механизмами.

Введение …………………………………………………………………………………………. 15

1 Система хранения и транспортировки этилена ……………………………… 17
1.1 Описание системы ……………………………………………………………….. 17
1.2 Цели автоматизации …………………………………………………………….. 18
1.3 Назначение и функционал системы автоматизации ………………… 20
1.4 Заключение по первой главе …………………………………………………. 22

2 Описание задач и обзор оборудования в системе автоматизации ……. 23
2.1 Задачи …………………………………………………………………………………. 23
2.1.1 Организация каналов передачи данных в системе
телемеханики МЭП ……………………………………………………………………………. 23
2.1.2 Передача данных в системе автоматики этиленхранилища . 25
2.1.3 Разработка алгоритма управления ИМ ……………………………. 26
2.2 Обзор и сравнительный анализ оборудования системы …………… 27
2.2.1 Обзор контроллеров для системы хранения и обработки
этилена 27
2.2.2 Обзор оборудования для системы телемеханики
магистрального этиленпровода …………………………………………………………… 35
2.3 Заключение по второй главе …………………………………………………. 42

3 Реализация решений ……………………………………………………………………. 43
3.1 Передача данных в системе телемеханики магистрального
этиленпровода ………………………………………………………………………………………. 43
3.2 Передача данных в системе автоматики этиленхранилища ……… 47
3.2.1 Описание синтеза итоговой структуры системы передачи
данных 47
3.3 Создание алгоритмов управления ИМ …………………………………… 52
3.4 Заключение по третьей главе ………………………………………………… 58

4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение……………………………………………………………………………………. 59
4.1 Планирование и организация проектных работ ………………………. 59
4.1.1 Структура работ в рамках проекта ………………………………….. 59
4.1.2 Определение трудоемкости выполнения работ………………… 60
4.1.3 Разработка графика проведения научного исследования ….. 64
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта ………………………….. 64
4.2.1 Расчет затрат на материалы ……………………………………………. 64
4.2.2 Расчет заработной платы ……………………………………………….. 65
4.2.3 Расчет затрат на социальный налог ………………………………… 66
4.2.4 Расчет затрат на электроэнергию ……………………………………. 66
4.2.5 Расчет амортизационных расходов …………………………………. 67
4.2.6 Расчет прочих расходов …………………………………………………. 68
4.2.7 Расчет общей себестоимости разработки ………………………… 68
4.2.8 Расчет прибыли …………………………………………………………….. 69
4.2.9 Расчет НДС …………………………………………………………………… 69
4.2.10 Цена разработки НИР ……………………………………………………. 69
4.3 Оценка экономической эффективности проекта …………………….. 69

5 Социальная ответственность ……………………………………………………….. 71
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности
5.2 Производственная безопасность ……………………………………………. 73
5.2.1 Анализ опасных и вредных факторов ……………………………… 73
5.2.2 Обоснование мероприятий по снижению воздействия …….. 73
5.2.3 Мероприятия по снижению воздействия опасных и вредных
факторов 83
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………. 83
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………….. 83

Заключение ……………………………………………………………………………………… 86

Список литературы…………………………………………………………………………… 88
Приложение А (обязательное) Блок объявления переменных программы
управления ИМ ………………………………………………………………………………………… 93

Приложение Б (обязательное) Блок основной программы управления ИМ
Приложение В (обязательное) Временные показатели научного
исследования 100

Приложение Г (справочное) Development of algorithmic and software for
ethylene pipeline and ethylene storage control system…………………………………….. 101

Автоматизация технологических процессов является одним из основных
звеньев в системе общего функционирования и развития любого современного
предприятия. Научно-обоснованное распределение функций между человеком
и компьютером в процессе управления технологией, замена интеллектуального
труда человека машинным приводит к более полному использованию имею-
щихся резервов производственной системы предприятия, обеспечению макси-
мального уровня оперативности и гибкости, снижению затрат, повышению эф-
фективности и качества принимаемых технологических решений, сокращению
сроков их реализации, существенному ограничению численности инженерно-
технического персонала и т.д. [1].
Компьютерные системы сегодня становятся основой автоматизации про-
изводства. Любая такая система собирает и передает информацию в соответ-
ствии с установленной программой. Множество аспектов при внедрении автома-
тизации производства становятся, таким образом, управляемыми – от работы ме-
ханизмов до организации бухгалтерского учета. Другим значимым стимулирую-
щим фактором является то, что компьютеризация этой области служит опреде-
ляющей предпосылкой комплексной автоматизации производства в целом [2].
В состав любой компьютерной системы промышленной автоматизации по-
мимо самих компьютеров входят также и промышленные контроллеры. Необхо-
димость их использования обусловлена высоким уровнем надежности контроля
и управления технологическим процессом. В отличие от компьютеров, функци-
онал интерфейс которых нацелен на человека, контроллеры в свою очередь
настроены на взаимодействие с объектом автоматизации [3]. Поэтому связка
компьютерных систем с промышленными контроллерами позволяет организо-
вать качественный канал связи между человеком и технологическим процессом,
что и обеспечивает все вышеперечисленные преимущества, достигаемые авто-
матизацией.
Для автоматизации любой системы всегда важно учитывать специфику
производства. Любой неправильный подход к организации процесса или неверно
установленные программы, функционально не оптимизированные, станут небез-
опасными во всех отношениях. Это обуславливает профессиональный и строго
регламентированный подход к разработке, внедрению и эксплуатации систем
промышленной автоматизации.
Говоря о важности задачи автоматизации, можно затронуть тему эконо-
мики страны, которая напрямую зависит от темпов производства, которые в том
числе обусловлены качеством систем автоматизации на промышленных объек-
тах [4].
Таким образом, разработка и внедрение систем комплексной автоматизации
технологических процессов, сочетающих многофункциональность, открытость,
способность учитывать специфику конкретной производственной (технологиче-
ской) системы, доступность, простоту реализации, ориентированность на поль-
зователя с относительно невысоким уровнем подготовки в сфере информацион-
ных технологий, а также возможность эффективной реализации на вычислитель-
ных средствах, имеющих ограничения по своим функциональным возможно-
стям, является актуальной задачей [5].

В данной выпускной квалификационной работе решен ряд задач, входящих
в рамки проекта по модернизации системы транспортировки и хранения этилена:
 реализована система передачи данных в системе телемеханики МЭП;
 разработана схема передачи данных в системе автоматики этилен-
хранилища;
 разработан алгоритм управления исполнительным механизмом
(ИМ).
Разработка и реализация решений происходила в несколько этапов:
 подбор оборудования с учетом специфики системы и расположения
промышленного объекта;
 разработка решений на основе выбранного оборудования с учетом
особенностей архитектуры оборудования и требований заказчика;
 реализация решений.
Решение задачи передачи данных в системе телемеханики базируется на
контроллерах компании «ДЕП» – Деконт А9. Особенность решения в наличии
закрытого мобильного VPN-тоннеля, а также резервирования всех компонентов
системы, включая сотовых операторов. Такое построение системы позволяет по-
падать данным с полевого уровня на верхний по восьми различным маршрутам.
При разработке основные трудности возникли в алгоритмах построения марш-
рутов передачи данных, а именно, идеи выбора маршрутов нужно было адапти-
ровать под архитектуру контроллеров. Дополнительную сложность создавала за-
дача экономии трафика мобильной сети, которая не позволяла вести трансляцию
данных по всем каналам сразу.
Для системы хранения и обработки этилена выбран контроллер компании
«Prosoft-Systems» Regul R500. Разработка структуры системы происходила с уче-
том требований заказчика, основным их которых являлась надежность. Поэтому
все элементы системы являются резервируемыми. Особенность архитектуры
спроектированной системы в возможности полной автономной работы среднего
уровня, вне зависимости от связи с верхним уровнем. Так контроллер РСУ может
продолжать вычисления и регулирование, а контроллер ПАЗ выполнит безопас-
ный отказ в случае выхода технологических параметров за рамки.
В ходе решения третей задачи было принято создать универсальный алго-
ритм, включающий в себя все ИМ, отвечающие за транспортировку сырья по
участкам трубопровода. Для этого были проанализированы особенности ИМ,
участвующих в проекте и выявлены отличия. При разработке алгоритма основ-
ную трудность составило создание архитектуры, при которой разные части кода,
используемые в одних ИМ и не используемые в других, не мешают корректной
работе функционального блока. За счет универсальности алгоритма друг друга
планируется достичь удобства в ходе эксплуатации и обслуживания объекта.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Псевдолинейный регулятор для управления объектом второго порядка
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Менеджер онлайн в Telegram Написать