Кафедра «Автоматизация и управление»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Автоматизация и управление»

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Контроль температуры пара на входе в регенеративные подогреватели»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ПГТА 220301.23. ПЗ

Пенза 2009 год

ЛИСТ ЗАДАНИЯ

1. Ведение

Анализ существующих АСУ, их структура, недостатки в управлении, тенденции развития, обоснование необходимости модернизации.

2. ИАСУ - решение проблемы комплексной автоматизации систем управления. Общие сведения о ИАСУ.

Определение ИАСУ, назначение, функции, преймущество перед существующими системами.

Структура ИАСУ (общая схема, назначение модулей, иерархия управления. Перспективы развития ИАСУ.

3. Разработка структуры автоматизированной системы управления ТЭС.

Разработать предполагаемую структуру автоматизированной системы управления ТЭС (ИАСУ). Изобразить схему, с указанием уровней управления по иерархии (АСУП, АСУТП и др.). На каждом уровне указать составляющие модули, их назначение, их соединения между собой. Описать уровень SCADA (назначение SCADA систем, выполняемые функции, основные элементы).

4. Анализ и выбор современных средств контроля и обработки информации. Разработка функциональной схемы применительно для контроля температуры пара на входе в регенеративные подогреватели высокого давления.

Разработать функциональную и структурную схемы системы управления за контролируемым параметром, указав назначение всех элементов, входящих в схему; выбрать не менее 2-х элементов сбора или контроля за управляемыми параметрами и исполнительных органов из числа наиболее современных, провести их анализ и выбрать наиболее подходящий с точки зрения надежности, экономичности, быстродействия и т.п. (Датчики, контроллеры, исполнительные механизмы и т.п.). Обосновать свой выбор. Провести синтез регуляторов.

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка: 45 с., ил. 7, библиогр. 6.

ИНТЕГРИРОВАННАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, СТРУКТУРНАЯ СХЕМА, АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, РЕГУЛЯТОР, SCADA СИСТЕМА, РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ОТБОРЫ ТУРБИНЫ, ПОВЕРХНОСТНЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.

Объект разработки – интегрированная автоматизированная система управления.

Цель работы: разработать ИАСУ, выбрать компоненты всех уровней ИАСУ, применить SCADA систему, провести анализ и выбор современных средств контроля и обработки информации.

В процессе работы произведена разработка структурной схемы ИАСУ, описание ее компонентов. Выполнен анализ технологических процессов на нижнем уровне управления и выбраны современные средства контроля и обработки информации. Произведена сравнительная характеристика датчиков температуры. Синтезирован регулятор для ИАСУ на основе оптимизационных методов.

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

1 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ИАСУ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СУЩЕСТВУЮЩИХ ИАСУ ТЭС

1.1 Структурная схема ИАСУ ТЭС

1.2 Обоснования необходимости модернизации

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИАСУ ТЭС

2.1 Назначение, функции ИАСУ

2.2 Описание компонентов структурной схемы ИАСУ ТЭС

2.3 Перспективы развития ИАСУ

3 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ИАСУ ТЭС

3.1 Разработка структурная схема ИАСУ

3.2 Разработка функциональных узлов схемы ИАСУ

3.3 Функции и структура автоматизированной системы управления технологическими процессами по уровням

3.4 Функции и структура автоматизированной системы управления предприятием

4 ПРИМЕНЕНИЕ SCADA СИСТЕМЫ ДЛЯ ИАСУ

4.1 Выполняемые функции SCADA

4.2 Основные структурные компоненты ПО SCADA

4.3 Этапы разработки SCADA системы для ИАСУ ТЭС

4.4 Способы и средства обмена данными

5 АНАЛИЗ И ВЫБОР СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

5.1 Конструкции регенеративных подогревателей. Общие сведения

5.2 Анализ датчиков температуры пара и котроллеров

5.3 Необходимые характеристики контроллеров

5.4 Предлагаемая конфигурация ИАСУ

6. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММ ПО СИНТЕЗУ РЕГУЛЯТОРОВ

6.1 Расчет погрешности измерения тепловой энергии по трубопроводу

6.2 Синтез регулятора методом последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

 

Для увеличения качества вырабатываемой электроэнергии и снижения потерь при выработке энергии на ТЭС, создание и разработка АСУ ТЭС является наиболее приоритетным направлением. Создание интегрированных АСУ, которая предусматривает переход от первоначально разрабатываемых в отрасли локальных АСУ различного класса и назначения к интегрированным системам на всех уровнях управления с целью обеспечения совместимости функциональной, информационной, программно – технической и организационной основ интегрируемых АСУ.

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ИАСУ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СУЩЕСТВУЮЩИХ ИАСУ ТЭС

Структурная схема ИАСУ ТЭС

 

Разработанная подробная структурная схема ИАСУ представлена на рисунке 1. На ней функциональными связями определяются направления основных информационных потоков, необходимых для выполнения типовых управляющих и информационных функций АСУ. Объем и интенсивность информационного обмена между компонентами ИАСУ ТЭС устанавливаются в рамках конкретного технического задания на АСУТП и АСУП, разрабатываемого заказчиком применительно к особенностям станции с учетом этапности внедрения компонентов ИАСУ и ее открытости.

Согласно функциональной типовой структуре ИАСУ ТЭС содержит четыре основных уровня управления:

· общестанционный уровень;

· уровень локальных АСУ;

· АСУТП энергоблоков, общестанционных технологических установок, РУ высокого напряжения;

· АСУ управленческих и структурных производственных подразделений.

Локальные АСУТП создаются для управления комплексами технологически специализированного оборудования ТЭС независимо от наличия или отсутствия на этих комплексах индивидуальных щитов оперативного управления.

Локальные АСУ имеют свою иерархию управления по их назначению.

Технической основой ИАСУ ТЭС является программно-технический комплекс (ПТК), реализованный на базе промышленных микропроцессорных устройств с использованием минимально возможного числа типов и конструктивов оборудования и обеспечивающий взаимодействие с телекомплексами связи с ИОАСУ-Энергия, ИАСУ «Теплосеть» и зарубежными информационными сетями.

Методической основой разрабатываемой ИАСУ ТЭС являются положения, концепции создания и развития ИОАСУ-Энергия, отраслевых и межотраслевых нормативных документов единой системы стандартов АСУ и материалов межотраслевой программы «Развитие и применение открытых систем».

ИАСУ «Теплосеть»

В полном объеме ИАСУ «Теплосеть» представляет собой интегрированную многоуровневую систему, сочетающую функции диспетчерского, технологического, производственно-технологического и организационно-экономического управления, включая коммерческий учет энергии, и обеспечивающую совместное функционирование всех автоматизированных систем управления предприятий централизованного теплоснабжения.

ИАСУ «Теплосеть» создаётся на базе функционирующих и вновь создаваемых локальных АСУ предприятий как интегрированная автоматизированная система управления единым производственно-техническим комплексом.

Наибольший экономический эффект интегрирования АСУ даёт в крупных системах централизованного теплоснабжения, вопросы создания которых и рассматривается в данной работе, как включающей все составляющие элементы ИАСУ.

ИАСУ «Теплосеть» является составной частью ИАСУ.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИАСУ ТЭС

Назначение, функции ИАСУ

 

ИАСУ ТЭС выполняет управляющие, информационные и вспомогательные (сервисные) функции.

Состав управляющих и информационных функций для АСУТП и АСУП специфичен, а вспомогательные функции для обеих систем имеют общий характер. Вспомогательные функции обеспечивают:

· метрологический контроль, аттестацию, тестирование и самодиагностику устройств ПТК;

· резервирование технических средств;

· ведение нормативно-справочной информационной базы.

Конфигурация ИАСУ

Значительная удаленность узлов учета друг от друга и от диспетчерского пункта и наличие источников сильных электромагнитных помех накладывает ограничение на конфигурацию информационной сети и типы используемых контроллеров. В этом случае наиболее целесообразной является организация сети представленная на рисунке 4.

Требования к программе обслуживания сети контроллеров. Ввиду значительной удаленности некоторых подающих трубопроводов от соответствующих им обратных, и, вследствие этого, обслуживания соответствующих трубопроводов разными контроллерами, расчет разности “(тепловая энергия по подающему трубопроводу) – (тепловая энергия по обратному трубопроводу)” должен производиться программой персонального компьютера диспетчерского пункта.

Это подразумевает то, что стандартная программа поставщика контроллеров должна поддерживать работу по сети и обеспечить выполнение элементарных арифметических операций с вычисленными контроллерами значениями.

Это также позволит, в случае отсутствия возможности произвести контроллером соответствующие арифметические операции (количество подающих или обратных трубопроводов в одном контуре более одного), предоставлять информацию в наиболее наглядном виде.

Выполняемые функции SCADA

 

SCADA обеспечивает выполнение информационных и управляющих функций АСУ ТП, таких как:

· Контроль технологических параметров

· Обнаружение, сигнализация и регистрация отклонений параметров от установленных границ

· Управление регуляторами и дискретными исполнительными механизмами непосредственно с персонального компьютера

· Выполнение функций автоматического регулирования и дистанционного управления.

· Блокировки и защиты

· Контроль и регистрация срабатывания блокировок и защит

· Ручной ввод данных

· Архивирование предыстории параметров

· Формирование и выдача данных персоналу

· Формирование и печать печатных документов

· Выполнение вычислительных задач

· Самодиагностика технических и программных средств

· Оперативная настройка

· Конфигурация программного обеспечения

· Передача данных в другие системы

· Прием данных из других систем.

Применяемая SCADA система, такая, что не ограничивают выбора аппаратуры нижнего уровня (контроллеров), так как предоставляют большой набор драйверов или серверов ввода/вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств нижнего уровня, что дает большие возможности для разработчика ИАСУ в части выбора технических средств автоматизации.

Генератор базы данных

Окно генератора базы данных с среде SCADA КРУГ-2000 представлен на рисунке 6.

а ) Генератор базы данных (в дальнейшем по тексту генератор) предназначен для создания и внесения изменений в базу данных систем реального времени при построении АСУ ТП на базе SCADA КРУГ-2000 (в дальнейшем по тексту Системы КРУГ-2000).

б) К основным функциям генератора относятся:

· Описание всех типов переменных, используемых и участвующих в Вашей АСУ ТП.

· Описание параметров самописцев и их перьев.

· Описание списков переменных для связи с другими системами через Файл-обмен™.

· Описание типов устройств связи с объектом (УСО) и конфигурации каналов связи с УСО.

· Описание абонентов, входящих в программно-технический комплекс, построенный на базе Системы КРУГ-2000 (далее по тексту ПТК).

· Описание адаптеров связи абонентов ПТК.

· Создание и редактирование словарей единиц измерений, логических состояний.

· Создание индивидуальных таблиц линеаризации по параметрам.

· Создание таблиц линеаризации для УСО.

· Конфигурация функций печати, принтеров и печатных документов.

· Администрирование функций доступа персонала к системе.

· Подключение к системе реального времени программ пользователя, написанных на языке технологического программирования «КРУГОЛ».

· Настройка форм отображения паспортов переменных для системы реального времени.

· Описание параметров коррекции системного времени абонентов ПТК и переходов «Зима-Лето».

· Описание параметров функции архивирования данных.

· Верификация созданной базы данных.

· Документирование результатов генерации базы данных.

· Сервисные функции по работе с базой данных.

· Загрузка, конвертирование, сохранение и восстановление базы данных, в том числе из базы данных Системы КРУГ-2000 (версии для DOS).

в) С помощью Генератора базы данных – для изменения параметров базы данных, которые не могут быть выполнены непосредственно в системе реального времени.

Работа с элементами базы данных с помощью мыши выполняется согласно правилам, принятым в Microsoft Access.

Генератор динамики

Назначение Генератора динамики – это создание объектно-ориентированного графического интерфейса Пользователя и генерация отчетов.

Объекты Генератора динамики:

· Мнемосхемы (графические примитивы, виртуальные приборы, тренды, анимация и другие объекты)

· Рабочие столы

· Переходы

· Библиотеки изображений и шаблонов.

· Язык сценариев (на базе VBScript) предоставляет Пользователю новые возможности разработки графического интерфейса:

· Автоматизация работы операторов:

· Создание интеллектуальных тренажеров и обучающих проектов

· Анимация графических объектов мнемосхем.

Общие сведения

Регуляторы температуры производства ОАО «Завод Этон» доставляются как в составе систем регулирования тепловой энергии, так могут поставляться и отдельно. В комплект поставки всех моделей регуляторов входят датчики температуры с гильзами.

Внедрение регуляторов в тепловых пунктах зданий и сооружений обеспечивает регулирование параметров теплоносителя в зависимости от введённой программы, температурный комфорт в помещениях, поддержание требуемой температуры горячей воды. Правильный подбор оборудования с учётом всех факторов позволит снизить теплопотребление на 10 – 45%.

Все модели регуляторов предусматривают введение различных температурных графиков в соответствии с параметрами теплоснабжающих организаций и требованиями тепловых сетей.

Регуляторы устанавливаются в индивидуальных и центральных тепловых пунктах жилых, общественных, производственных зданий, сооружений и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В процессе выполнения курсовой работы произведена разработка структурной схемы ИАСУ, описание ее компонентов. Выполнен анализ технологических процессов на нижнем уровне управления, выбор регуляторов и датчиков для контроля температуры пара на входе в регенеративные подогреватели высокого давления. Проведена разработка основных этапов построения SCADA системы для АСУ ТЭС. Проведен синтез регуляторов на основе оптимизационных методов.

Проведен синтез регуляторов САУ для контроля температуры пара на входе в регенеративные подогреватели высокого давления.

ЛИТЕРАТУРА

1.Интегрированные системы проектирования и управления, структура и состав/Т.Я. Лазарева, Ю.Ф. Мартеньянов, А.Г. Схиртладзе – М: Машиностроение, 2000.

2.Синтез регуляторов и теория оптимизации САУ/под ред. Пупкова, т.2 – М: МФТИ, 2000.

3.Автоматические системы управления объектами тепловых электростанций/Г.П. Политнев – М: Энергоиздат, 1995.

4.Введение в КРУГ-2000/ руководство пользователя, 1-ое издание, 2-ая редакция – Пенза: НПФ «КРУГ»

5.Техническое предложение на установку приборов учета энергоресурсов. Объект: ТЭЦ /

6.Интернет-ресурс сайта http: //www.nsk.su/~sibpc/letters/letters1.html

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Автоматизация и управление»

КУРСОВАЯ РАБОТА

12Следующая ⇒

Поделиться: