Разработка алгоритмического и программного обеспечения системы управления этиленопроводом и этиленхранилищем

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

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.