Так как в последнее время появились многочисленные модификации персональных компьютеров в промышленном исполнении и повысилась надежность их работы, PC стали активно применятся для автоматизации производственных объектов. К важным достоинствам РС следует отнести открытую архитектуру, легкость подключения любых блоков ввода/вывода, выпускаемых третьими фирмами, возможности по использованию широкой номенклатуры наработанного программного обеспечения (операционных систем реального времени, баз данных, пакетов прикладных программ контроля и управления).
Контроллеры на базе РС (PC based control), как правило, управляют сравнительно небольшими замкнутыми объектами. Общее число входов/выходов контроллера на базе РС обычно не превосходит нескольких десятков соединений, а набор функций предусматривает либо сложную обработку измерительной информации с расчетом нескольких управляющих команд, либо вычисления по специализированным формулам, аргументами которых выступают измеряемые величины /11/.
В общих терминах можно указать следующие условия, очерчивающие область применения контроллеров на базе РС в промышленности:
- выполняется большой объем вычислений за достаточно малый интервал времени при небольшом количестве входов и выходов объекта (необходима большая вычислительная мощность);
- средства автоматизации работают в окружающей среде, не отличающейся от условий работы офисных персональных компьютеров;
- операторам практически не требуется мощная аппаратная поддержка работы в критических условиях, которая обеспечивается обычными контроллерами;
- контроллер выполняет нестандартные функции, которые целесообразно программировать не на специальном технологическом языке, а на обычном языке программирования высокого уровня, типа C++, Pascal.
В настоящее время в промышленности используется несколько типов локальных контроллеров.
1. Встроенный, являющийся неотъемлемой частью агрегата, машины, прибора. Такой контроллер может управлять станком с ЧПУ, современным интеллектуальным аналитическим прибором, автомашинистом и др. оборудованием. Выпускается на раме без специального кожуха, поскольку монтируется в общий корпус оборудования.
2. Автономный модуль, реализующий функции контроля и управления небольшим изолированным технологическим узлом, как, например, районные котельные, электрические подстанции, резервуарные парки. Автономные контроллеры помещаются в защитные корпуса, рассчитанные на разные условия окружающей среды. Почти всегда эти контроллеры имеют порты для соединения в режиме "точка-точка" с другой аппаратурой и интерфейсы, связывающие отдельные устройства через сеть с другими средствами автоматизации. В контроллер встраивается или подключается к нему специальная панель интерфейса с оператором, состоящая из алфавитно-цифрового дисплея и набора функциональных клавиш.
3. Сетевой комплекс контроллеров (PLC, Network).
Сетевые ПТК наиболее широко применяются для управления производственными процессами во всех отраслях промышленности. Минимальный состав данного класса ПТК подразумевает наличие следующих компонентов:
- набор контроллеров;
- несколько дисплейных рабочих станций операторов;
- системную (промышленную) сеть, соединяющую контроллеры между собою и контроллеры с рабочими станциями.
Контроллеры каждого сетевого комплекса, как правило, имеют ряд модификаций, отличающихся друг от друга быстродействием, объемом памяти, возможностями по резервированию, способностью работать в разных условиях окружающей среды, числом каналов входа/выхода. Так что можно подобрать контроллер для каждого узла автоматизируемого агрегата с учетом особенностей и выполняемых функций последнего и использовать один и тот же комплекс для управления разными производственными объектами.
4. Распределенные маломасштабные системы управления (DCS, Smoller Scale).
Маломасштабные распределенные контроллерные средства в среднем превосходят большинство сетевых комплексов контроллеров по мощности и гибкости структуры, а следовательно, по объему и сложности выполняемых функций. В некоторых случаях расширение сетевой структуры идет в направлении применения стандартных цифровых полевых сетей, соединяющих отдельные контроллеры с удаленными от них блоками ввода/вывода и интеллектуальными приборами. Подобная простая и дешевая сеть соединяет по одной витой паре проводов контроллер с множеством интеллектуальных полевых приборов, что резко сокращает длину кабельных сетей на предприятии и уменьшает влияние возможных помех, поскольку исключается передача низковольтной аналоговой информации на значительные расстояния /11/.
Приведем краткую оценку объема российского рынка контроллерных средств. На нем работают все международные лидеры - производители данной продукции: ABB (распространяющая также контроллерные средства фирм Baily Controls и Gartman & Braun), Emerson (бывшая Fisher-Rosemount), General Electric Fanuc Automation, Foxboro, Honeywell, Metso Automation (поглотила фирму Damatic Automation), Moore Products, Omron, Rockwell Automation, Siemens, Yokogawa, Schneider Automation и др. Всего порядка 15 фирм, каждая из которых предлагает от двух до пяти контроллерных средств разных классов.
Более 20 российских предприятий конкурируют с зарубежными производителями в разных классах контроллерных средств ("Автоматика", ДЭП, "Импульс", "Инсист Автоматика", "Интеравтоматика", "Квантор", НИИтеплоприбор, "НВТ-Автоматика", ПИК "Прогресс", "Саргон", "Системотехника", ТЕКОН, "Электромеханика", ЭМИКОН и др.) /11/.
Поскольку российские предприятия комплектуют контроллерные средства зарубежными микропроцессорами, стандартными сетями, типовым системным и прикладным программным обеспечением, то продукция отечественного производства оказывается вполне конкурентоспособной по сравнению с импортными аналогами. К сожалению, при этом ее стоимость также становится сопоставимой с зарубежными изделиями.
1.4 Эффективность процесса гранулирования серы и определение основных требований к средствам автоматизации
1.4.1 Эффективность процесса гранулирования серы
Основными условиями обеспечивающими нормальное ведение технологического процесса являются.
1. Обеспечение уровня жидкой серы в приемном резервуаре PIT-01 в пределах технологического регламента. При переполнении его произойдет выброс жидкой серы с температурой 150 С поверх емкости, что создаст аварийную ситуацию на территории производства. При понижении уровня ниже определенной насосы откачки серы будут работать вхолостую, что приведет к выходу из строя насосов.
2. Наличие пара достаточной температуры и давления, служащего в качестве теплоносителя. Пар подается в межтрубное пространство серопроводов, образуя паровую рубашку. При понижении температуры, давлении, расхода пара произойдет скопление конденсата и как следствие замораживание участка серопровода.
3. Наличие воздуха КИП достаточного давления, который служит источником энергии для органов управления (регулирующих клапанов, клапанов-отсекателей, пневмоцилиндров).
4. Поддержание определенной температуры жидкой серы. Температура жидкой серы является одним из основных параметров, соблюдение которых необходимо для работы установки на проектных режимах. Этот параметр основывается на физических и химических свойствах серы. Температура плавления элементарной серы » 120 °С. Минимальная вязкость сера имеет при температуре » 125 °С. При повышении температуры происходит увеличение вязкости серы и скорость реакции серы с органических соединений, оставшимися после установок регенерации серы на ОГПЗ. Исходя из этого температура жидкой серы подаваемая на линии грануляции должна быть в пределах 123-127 °С.
5. Поддержание определенного давления и расхода жидкой серы. Эти параметры влияют на высоту и форму гранул.
6. Соблюдение определенного режима работы агрегатов "Ротоформ - Плюс" (RF-01-05). Поддержанием необходимых скоростей движения стальной ленты охлаждения и стальной перфорированной ленты и их соотношения добиваются требуемого качества гранул серы.
7. Поддержание определенной температуры и расхода охлаждающей воды для стальной ленты охлаждения. Охлаждающая вода используется для отвода тепла, выделяющегося во время затвердевания и охлаждения гранул, которое передается охлаждающей воде через нержавеющую стальную ленту "Сандвик", отличающейся очень хорошей теплопроводностью.
8. Выдерживание необходимого режима работы теплообменника НЕ-03, в котором идет теплообмен между серой и моноэтиленгликолем (раствором МЭГ).
9. Поддержание безаварийного режима работы теплообменника НЕ-04. Для предотвращения разгерметизации теплообменника, перепад давления между системой циркуляционного раствора МЭГ и системой воды охлаждения, подаваемой в НЕ-04 не должен превышать 0,7 кгс/см2.
1.4.2 Основные требования к средствам автоматизации
В последние годы, в первую очередь в связи с резкой интенсификацией и автоматизацией технологических процессов самого разного назначения (в том числе и при использовании электронных средств), а также с расширением фронта научных экспериментов, существенно изменились требования к средствам измерения и контроля.
Новые требования связаны, главным образом, с переходом к получению и использованию результатов не отдельных измерений, а потоков измерительной информации. Зачастую необходимо получать информацию о сотнях и тысячах однородных или разнородных измеряемых величин, часть из которых может быть недоступной для прямых измерений.
Как правило, получение всего объёма измерительной информации должно выполняться за ограниченное время. Если эти функции возложить на человека, вооружённого лишь простейшими измерительными и вычислительными устройствами, то в силу физиологических ограничений он, даже при весьма значительной тренировке, не сможет их выполнять. Причём, в ряде случаев, из-за опасных условий эксперимента или вредности технологического процесса участие человека-оператора может быть вообще недопустимым.