Анализ технологических процессов на насосных станциях канала. Разработка требований к системе оперативно-диспетчерского контроля и управления, элементов программного и технического обеспечения. Меры пожарной безопасности, экологический контроль.
Аннотация к работе
В дипломном проекте была поставлена задача разработки системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станцией РГП «Канал им. С целью решения поставленной задачи был произведен анализ технологических процессов на насосных станциях канала, а также анализ существующих элементов АСУ ТП насосных станций. По полученным в ходе анализа результатам были разработаны требования к системе оперативно-диспетчерского контроля и управления насосных станций, исходя из требований, были разработаны принципы построения системы. Сатпаева» в соответствие с требованиями должна состоять из четырех подсистем: - измерений электроэнергии и воды; Было выбрано техническое обеспечение, то есть был выбран комплекс технических средств подсистемы измерения, подсистемы сбора данных, подсистемы телекоммуникаций, подсистемы отображения, хранения и управления данными.1.2 Структура, назначения, технические характеристики и информационные потоки на насосных станциях2.2 Разработка структуры системы оперативно-диспетчерского контроля и управления3.1 Разработка системы автоматического контроля расхода и давления воды на выходе насосной станции4.1 Анализ опасных и вредных факторов на рабочем месте.1 Расчет стоимости создания системы оперативно-диспетчерского контроля и управленияВ диалоговом окне "Tag Properties" (Свойства тега) нужно ввести имя тега "НА1tok", в списке типов данных выбрать тип "Unsigned 16-bit value" (16-битное значение без знака) или "Binary tag" (двоичный тег) и подтвердить введенные данные, нажав на кнопку "OK". Палитра объектов содержит "Standard Objects" (Стандартные объекты): "Polygon" (Многоугольник), "Ellipse" (Эллипс), "Rectangle" (Прямоугольник), и т.д.; "Smart Objects" (Интеллектуальные объекты): "OLE Control" (Элемент управления OLE), "OLE Element" (Элемент OLE), "I/O Field" (Поле ввода/вывода), и т.д.; и "Windows Objects" (Объекты Windows): "Button" (Кнопка), "Check-Box" (Поле-флажок), и т.д. В кадре "Karta.pdl" выбрать из палитры объектов объект кнопку "Windows Objects" (Объекты Windows) > "Button" (Кнопка). При создании второго кадра процесса использовались объекты панели "Object Palette": "Static Text" (Статический текст), "Polyline" (Полилиния), "Button" (Кнопка), "Circle" (Круг), "Line" (Линия), "Rectangel" (Прямоугольник), "I/O Field" (Поле ввода/вывода), а также объект панели "Object Palette" закладки "Controls" (Элементы управления) > "WINCC Alarm Control". Нужно во всплывающем меню выбрать не "VBS-Action" (VBS-макрос), а "Tag" (Тег) и в появившемся окне выбрать соответствующий тег, для "Circle1" тег - "НА1tok", для "Circle2" - "НА2tok", для "Circle3" - "НА3tok".Согласно статьи 22 [17] работник в свою очередь обязан соблюдать требования по безопасности и охране труда, пожарной безопасности и производственной санитарии на рабочем месте, а также сообщать работодателю о возникновении ситуации, представляющей угрозу жизни и здоровью людей. Согласно САНПИН [19] к факторам охраны труда, связанным с применением ВДТ и ПЭВМ, относятся: микроклимат, освещенность рабочего места оператора ЭВМ, пожарная безопасность, шум оборудования, защита от поражения электрическим током, эргономичность рабочего места оператора. В помещении находятся шкаф, мнемосхема, пульт управления мнемосхемой, три рабочих стола и три стула. Согласно САНПИН [19] работы проводимые в помещении имеют категорию Іа (выполняются легкие физические работы), поэтому в помещении должны соблюдаться следующие требования: оптимальная температура воздуха - 22 °С (допустимая от 20 °С до 24 °С) в диспетчерском пункте не соответствует норме, оптимальная относительная влажность - от 40% до 60% (допустимая - не более 75 %) в диспетчерской соответствует норме, скорость движения воздуха в диспетчерской не более 0,1 м/с, что соответствует норме. В помещении площадью 30,845 м2 работают 3 человека, что соответствует САНПИН [19] - площадь на одно рабочее место с ВДТ и ПЭВМ в офисах, административно-производственных помещениях и других учреждениях должна быть не менее 6 м2 .Вода - единственное в мире минеральное вещество, которое нельзя заменить другими веществами. В условиях бурного развития промышленности увеличивается расход воды, а вместе с этим и количество жидких отходов - сточных вод, что является основным источником загрязнения водных бассейнов. Сточные воды "Миталлстил" содержат такие вещества как фенолы, нефтепродукты, смолы, углеводороды, тиоцианиды, цианиды, органические взвеси, железо, медь, цинк, азотосодержащие вещества. Инженерные методы охраны вод включают в себя не только разработку методов очистки сточных вод, но и совершенствование технологии производс
План
4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
1 Анализ технологических процессов на насосных станциях канала
2 Разработка принципов построения системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станции канала им. К. Сатпаева
3 Разработка элементов программного и технического обеспечения системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станции
4 Охрана труда
5 Промышленная экология
6 Технико-экономическая эффективность разработки системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станцией канала им. К. Сатпаева
5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)
Лист 1 - Структурная схема насосной станции как объекта контроля и управления
Лист 2 - Структурная схема системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станцией
Лист 3 - Структура программного обеспечения системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станцией
Лист 4 - Система автоматического контроля расхода и давления воды на выходе насосной станции
Лист 5 - Алгоритмы и блок схема элементов программного обеспечения системы оперативно-диспетчерского контроля и управления
6. Консультанты по проекту (работе, с указанием относящихся к ним разделов проекта)
Раздел Консультанты Подпись дата
Задание выдал Задание принял
Охрана труда Ералин А. Н.
Промышленная Кабылбекова экология Г. К.
Экономический Никитина О. Е. раздел
Нормоконтроль Федорашко Л. И.
7. Дата выдачи задания 21.01.08
Руководитель ______________________
(подпись)
Задание принял к исполнению________________
(подпись студента)
Календарный план
№ Наименование этапов дипломного проекта (работы) Срок выполнения этапов проекта (работы) Примечание
1 Анализ технологических процессов на насосных станциях канала 28.01.08 - 4.02.08
2 Разработка принципов построения системы оперативно- диспетчерского контроля и управления насосной станции канала им. К. Сатпаева 4.02.08 - 15.02.08
3 Разработка элементов программного и технического обеспечения системы оперативно- диспетчерского контроля и управления насосной станции 15.02.08 - 3.03.08
4 Охрана труда 3.03.08 - 10.03.08
5 Промышленная экология 10.03.08 - 28.03.08
6 Экологическая часть 28.03.08 - 3.04.08
7 Графическая часть 3.04.08 - 10.04.08
Студент дипломник Шильникова А.А.
Руководитель проекта Фешин Б.Н.
Аннотация
Вывод
На сегодняшний момент при наличии современных средств измерений, связи и новых компьютерных технологий создание системы оперативно-диспетчерского контроля и управления является с одной стороны интересной и увлекательной задачей, а с другой стороны сложной. Ведь не достаточно, например, просто взять любой первый подвернувшийся датчик, котроллер или какое-нибудь программное обеспечение и создать конкурентоспособную отвечающую всем поставленным требованиям систему, нужно из всего многообразия представленных на рынке товаров выбрать наиболее приемлемый по всем параметрам продукт. То есть уже на первом этапе создания автоматизированной системы разработчик сталкивается с трудностями, но потраченное на выбор средств автоматизации время с лихвой окупится в дальнейшем.
Стремительно ворвавшиеся на рынок современных технологий SCADA-системы поначалу, как и все новое, были подвергнуты критики и не вызвали должного интереса, но сейчас невозможно себе представить ни одну систему оперативно-диспетчерского контроля без использования SCADA.
Современные SCADA-системы легко взаимодействуют со стандартными и пользовательскими программами, в результате чего возникают решения по визуализации, которые точно удовлетворяют практическим требованиям. Благодаря открытым интерфейсам системные интеграторы могут разрабатывать собственные приложения, целенаправленно надстраивая системные расширения.
Интегрирование всех составных частей системы контроля и управления в единой технологии минимизирует затраты на их стыковку, сокращает время обмена и преобразования данных, исключает потери информации, повышая тем самым надежность и эффективность создаваемых систем.
Открытая архитектура аппаратного и программного обеспечения позволяет наращивать состав измерительной аппаратуры и вводить новые алгоритмы контроля, развивать и модернизировать уже внедренные системы.
В настоящем дипломном проекте решены следующие задачи, связанные с созданием автоматизированной системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станцией РГП «Канал им. К. Сатпаева»: - разработаны требования к системе;
- разработана структура системы;
- выбрано техническое обеспечение системы;
- разработана структура программного обеспечения системы;
- разработана система автоматического контроля расхода и давления воды на выходе насосной станции;
- разработаны элементы программного обеспечения системы.
Так же был осуществлен расчет экономических затрат, разработаны мероприятия по охране труда и освещены проблемы промышленной экологии.
Список литературы
Обозначения и сокращения
АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическим процессом.
РЦСОИ - региональный центр сбора и обработки информации.
ГЦСОИ - главный центр сбора и обработки информации.
ПКИ - пункт контроля и информации.
АО «KEGOC» - системный оператор.
УО - удаленный объект.
ВЭП - выключатель электронный путевой.
СО - системный оператор.
КТС - комплекс технических средств.
УСПД - устройство сбора и передачи данных.
ПЛК - программируемый логический контроллер.
СУБД - система управления базой данных.
ОС - операционная система.
ПТК - программно-технический комплекс.
СВТ - средства вычислительной техники.
ИВК - информационно-вычислительный комплекс.
КФ - карагандинский филиал.
КСВ - клапан срыва вакуума.
КУ - ключ управления.
АИИС КУЭ - автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии, водоучета и контроля технологических параметров объектов.
В настоящее время в связи с ростом производства важной задачей, требующей углубленного изучения и принятия наиболее приемлемых решений, является обеспечение предприятий водой. Даже для выплавки и проката стали просто необходима вода, причем в больших объемах, не говоря уже о производстве продуктов питания. Важную роль вода играет и в повседневной жизни, ведь мы даже не можем себе представить и одного дня без воды. Поэтому просто необходимо заниматься решением задач по гарантированному и бесперебойному обеспечению питьевой и технической водой объектов бытового и промышленного назначения.
На сегодняшний день системы водоснабжения представляют собой комплекс сооружений, предназначенных для снабжения потребителей водой в необходимых количествах, требуемого качества и под требуемым напором. Системы состоят из сооружений для забора воды, из источника водоснабжения, ее обработки, перекачки воды к потребителю и сооружений для ее хранения.
В зависимости от вида обслуживаемого объекта системы водоснабжения подразделяются на городские, промышленные, сельскохозяйственные, железнодорожные и другие. Если системы водоснабжения обеспечивают водой отдельные районы страны или группы различных населенных пунктов и других объектов, то они называются районными или групповыми системами. В зависимости от вида потребителей системы водоснабжения выполняют функции хозяйственно-питьевых, производственных, противопожарных, поливочных водопроводов. Системы водоснабжения могут быть объединенными (едиными), неполно раздельными и раздельными. В зависимости от способов транспортирования воды системы водоснабжения подразделяются на напорные и безнапороные. Также системы водоснабжения подразделяются на водопроводы, забирающие воду из поверхностных источников (рек, озер, водохранилищ и морей), и на водопроводы, забирающие воду из подземных источников (артезианских и родниковых). Бывают смешанные системы, предусматривающие забор воды, как из поверхностных, так и из подземных источников [1].
На сегодняшний день важно не только использовать современное электрооборудование для оснащения насосных станций, но и применять автоматизированные средства для контроля и управления насосными станциями.
На сегодняшний момент АСУ ТП характеризуются внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем - активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, - диспетчерское управление на основе автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.
В настоящем дипломном проекте задача контроля и управления электрооборудованием насосной станции будет решена посредством разработки системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станцией на базе SCADA-системы WINCC фирмы Siemens.
SCADA-системы - это новое направление автоматизации производственных процессов и производств на базе средств вычислительной техники и специализированного программного обеспечения. SCADA - процесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления удаленными объектами. Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью доставки (выдачи) всех необходимых событий (сообщений) и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие «реального времени» отличается для различных SCADA-систем.
Прообразом современных систем SCADA на ранних стадиях развития автоматизированных систем управления являлись системы телеметрии и сигнализации.
Две основные функции, возлагаемые на SCADA-систему: - сбор данных о контролируемом технологическом процессе;
- управление технологическим процессом, реализуемое ответственными лицами на основе собранных данных и правил (критериев), выполнение которых обеспечивает наибольшую эффективность и безопасность технологического процесса.
Таким образом, SCADA-система собирает информацию о технологическом процессе, обеспечивает интерфейс с оператором, сохраняет историю процесса и осуществляет автоматическое управление процессом в том объеме, в котором это необходимо [2].
Предприятием, в ведомстве которого находится насосная станция, рассмотренная в дипломном проекте, является республиканское государственное предприятие «Канал им. К. Сатпаева».1. Водоснабжение и канализация [Текст]: учебник для вузов / В.С. Кедров, П.П. Пальгунов, М.А. Сомов. - М.: Стройиздат, 1984. - 288 с.
2. SCADA-системы: взгляд изнутри [Текст]: учебник для вузов / Е.Б. Андреев, Н.А. Куцевич, О.В. Синенко. - М.: РТСОФТ, 2004. - 176 с.
3. Инструкция по обходу и осмотру оборудования насосной станции [Текст] - инструкция, 1974.
4. Куцевич, Н.А. SCADA-системы. Взгляд со стороны [Текст]: учебник для вузов / Н.А. Куцевич. - М.: РТСОФТ, 1999. - 177 с.
5. Куцевич, Н.А. Citect - новая SCADA-система на российском рынке и новые возможности [Текст]: учебник для вузов / Н.А. Куцевич. - М.: РТСОФТ, 2000. - 152 с.
8. Техническое задание на проект АИИС КУЭ РГП «Канал им. К. Сатпаева» [Текст], 2005.
9. Проект АИИС КУЭ РГП «Канал им. К. Сатпаева» [Текст] : Книга первая - М.: 2005.
10. Шуп, Т. Решение инженерных задач на ЭВМ [Текст] : практическое руководство / Т. Шуп. - М.: Мир, 1982. - 238 с.
11. Фешин, Б.Н. Автоматизация промышленных установок и технологических комплексов [Текст]: учебное пособие по курсовому проектированию / Б.Н. Фешин. - Караганда: КАРГТУ, 2000. - 100 с.
12. Деменков, Н.П. SCADA-системы как инструмент проектирования АСУ ТП [Текст] : учебное пособие / Н.П. Деменков. - М.: МГТУ им. Баумана, 2004. - 304 с.
13. Экологическое состояние окружающей природной среды Республики Казахстан и меры по ее улучшению [Текст] - Алматы : Министерство экологии и биоресурсов Республики Казахстан,1996.
14. Отчет о проделанной работе. Река Нура [Текст]: ОО «Экологический Музей».
15. Проект реабилитации и управления окружающей средой бассейна рек Нура-Ишим [Текст]: BCEOM, French Engineering Consultants.
16. Техника защиты окружающей среды [Текст]: учебник для вузов / А.И. Радионов, В.М. Клушкин, И.С. Торочешников. - М.: Химия, 1989. - 368 с.
18. Республика Казахстан. Законы. О промышленной безопасности на опасных производственных объектах [Текст] : закон РК № 314 : [принят парламентом 3 апреля 2002 г.] // Казахстанская правда - 2002. - 18 апреля.
19. Республика Казахстан. Санитарные правила и нормы. Гигиенические требования к организации и условиям работы с видеодисплейными терминалами и персональными электронно-вычислительными машинами [Текст] : САНПИН № 1.01.004.01: Астана - 2001. - 17 декабря.
20. Республика Казахстан. Строительные нормы и правила. Пожарная безопасность зданий и сооружений [Текст] : СНИП 2.02-01-2001: Астана - 2002. - 34 с.
21. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля [Текст]: учебник для вузов / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, М.Б. Миндин. - М.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1983. - 376 с.
22. Емельянов, А.И. Проектирование систем автоматизации технологических процессов [Текст] : справочное пособие / А.И. Емельянов, О.В. Капник. - М.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1983. - 400 с.
23. Александров, К.К. Электротехнические чертежи и схемы [Текст] : учебник для вузов / К.К. Александров, Е.Г. Кузьмин. - М. : МЭИ, 2004. - 300 с.
24. Фешин, Б.Н. Математическое моделирование динамических систем [Текст]: учебное пособие / Б.Н. Фешин. - Караганда : КАРГТУ, 1998. - 145 с.
25. Линника, Г.Ф. Экономическая эффективность автоматизации производственных процессов [Текст]: учебное пособие / Г.Ф. Линника, О.Г. Скрипка. - Киев: Высшая школа, 1989. - 285 с.