Требования к разрабатываемому программному обеспечению

МиНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ

 

 

Кафедра «Кибернетических систем»

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы по дисциплине «Проектирование микропроцессорных систем автоматизации» для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств в нефтяной и газовой промышленности» заочной и заочно сокращенной формы обучения

 

Тюмень 2015

Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета

 

Составители: ст.преподаватель Попова Н.В.,

ст.преподаватель Лапик Н.В.

 

© _{Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования}

«Тюменский государственный нефтегазовый университет», Тюмень 2010г

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Алгоритм выполнения курсовой работы
2. Содержание пояснительной записки
3. Требования к разрабатываемому программному обеспечению
4. Задание к курсовой работе
5. Оформление пояснительной записки
Рекомендуемая литература
Приложение А Оформление титульного листа
Приложение Б Функциональная схема
Приложение В Алгоритм
Приложение Г Программа

ВВЕДЕНИЕ

 

Общепризнанным является тот факт, что сегодня и в ближайшем будущем основу стабильности экономики страны будет составлять развитый топливно-энергетический комплекс.

Не вызывает сомнений и то, что управление технологическими процессами необходимо осуществлять с помощью средств автоматизации.

Умение ориентироваться на переполненном сегодня рынке устройств автоматизации и главное грамотно построить безопасную, надежную, удовлетворяющую современным техническим требованиям автоматизированную систему контроля и управления технологическим процессом, является обязательным атрибутом выпускника специальности 220301 – "Автоматизация технологических процессов и производств (в нефтяной и газовой промышленности)".

Для закрепления полученных навыков по построению систем автоматизации предлагается выполнить курсовую работу, целью которой является разработка проекта автоматизации технологической установки, используемой в топливно-энергетическом комплексе России.

Цель работы: Рассмотрение ключевых аспектов автоматизации технологических процессов, которые существенно пересекаются с проблемами развития отечественной нормативной базы.

Выполнив курсовую работу, студент может проанализировать, точно определить характеристики и отладить каналы передачи информации для систем контроля и управления.

Алгоритм выполнения курсовой работы

1. Производится выбор технологической установки, используемой в топливно-энергетическом комплексе (например: насосный агрегат, сепарационная установка и т.д.).

2. Разрабатывается схема автоматизации.

3. Составляется перечень сигналов (например: уровень жидкости в сепараторе, Клапан 1 (открыть), давление на выходе насоса (max)).

4. Производится выбор средств автоматизации (датчики, исполнительные устройства, микропроцессорный контроллер).

5. Разрабатывается блок-схема алгоритма управления технологической установкой.

6. Составляется программа для контроллера согласно разработанному алгоритму.

7. Оформляется пояснительная записка согласно ниже приведенным требованиям.

 

 

2 Содержание пояснительной записки

Текстовая часть

- титульный лист (приложение А)

- список сокращений

- введение (актуальность проблемы, цель работы и основные задачи)

- общая характеристика объекта управления (предназначение и место в технологической цепи)

- структура автоматизированной системы управления (датчики, исполнительные механизмы – контроллер)

- объемы автоматизации

- обоснование выбора контроллера (обзор рынка контроллеров, критерии выбора, рассмотреть не менее трех контроллеров наиболее подходящего класса)

- разработка и описание алгоритмов управления технологической установкой

- тип используемого кабеля для связи компонентов системы автоматизации (датчики, исполнительные механизмы, контроллер)

- заключение (основные результаты)

- список использованных источников (по тексту ссылки на каждый источник)

 

Приложения

- схема автоматизации технологической установки

- схема внешних электрических соединений контроллера

- блок-схема алгоритма управления технологической установкой

- перечень сигналов

- наименование сигнала

- обозначение и позиция на схеме автоматизации

- единицы измерения

- пределы изменения параметра

- наименование прибора

- пределы измерения прибора

- класс точности прибора

- тип сигнала (для контроллера)

- дискретный входной (DI)

- аналоговый входной (AI)

- дискретный выходной (DO)

- аналоговый выходной (AO)

- импульсный входной (FI)

- коммуникационная технология (Fieldbus)

- диапазон входного/выходного сигнала

- суммарное число сигналов каждого типа

- проектируемое число сигналов каждого типа (с учетом 15% резерва)

- таблица ввода-вывода контроллера

- номер шасси

- номер слота

- номер контакта

- адрес ввода/вывода

- наименование сигнала (как в перечне сигналов)

- единицы измерения

- пределы измерения прибора

- класс точности прибора

- диапазон выходного/входного сигнала

- тип сигнала (DI, AI, DO, AO, FI, Fieldbus)

- суммарное число сигналов каждого типа (с резервом)

- резервное число сигналов каждого типа

- список переменных в контроллере

- адрес ввода/вывода (если имеется)

- адрес переменной (память контроллера)

- наименование переменной

- текст программы для контроллера (до 10 страниц)

 

 

Требования к разрабатываемому программному обеспечению

- разрабатывается согласно алгоритму управления технологической установкой

- обязательным является освещение следующих вопросов

- инициализация модулей

- обработка информации, поступающей от датчиков с аналоговым выходным сигналом, от сигнализаторов, а также по сетевому протоколу (если такие предусмотрены проектом)

- запуск/останов агрегата, открытие/закрытие запорной арматуры, управление регулирующим органом (в зависимости от объекта)

- реакция на нештатные ситуации

- наличие комментариев на русском языке к каждой строке

 

Необходимо выбрать датчики и исполнительные механизмы, достаточные для автоматизации объекта согласно варианта.

Заполнить таблицу КИПиА. (пример таблица 1).

Таблица 1 –. Пример перечня сигналов.

 

№	Параметр	Датчик	Обозначение на схеме	Пределы измерения датчика	Тип сигнала	Сигнал датчика
DI	DO	AI	AO
1. 0	Уровень в С-2/1	LT	ДУУ-3-01	50÷2000			+		4-20 mА
2. 1	положение клапана 1	-	МЭП IIBT4	0 ÷100			+		4-20 mА
3. 2	положение клапана 2	-	МЭП IIBT4	0 ÷100			+		4-20 mА
4. 3	Открыть клапан 17	HNSA	ПБР-3			+			24V DC
5. 4	Закрыть клапан 17	HNSA	ПБР-3			+			24V DC
6. 5	Минимум уровня в РВС3	LSA	«Сухой контакт»		+				24V DC
7. 6	Темп. подш двиг 1 ВНА-1	TE	ТСМ-9201 и БИБ2	0 ÷100			+		4-20 mА
8. 7	Темп. подш двиг 2 ВНА-1	TE	ТСМ-9201 и БИБ2	0,4÷40			+		4-20 mА

 

Для того чтобы выбрать источник питания необходимо произвести расчет энергопотребления контроллера, который начинается с подбора по каталогу конфигурации модулей в соответствии с количеством и типом сигналов, исходя из соответствующего варианта.

После подбора модулей выбирается соответствующее шасси и рассчитывается суммарное потребление всех модулей. Далее выбирается подходящий для данного энергопотребления источник питания.

Конечный вариант расчета может быть представлен в виде таблицы (пример таблица 2).

 

Таблица 2. Конфигурация контроллера и энергопотребление

 

№ шасси	№ слота	Каталожный номер	Источник питания 5В	Источник питания 24В	Описание
		1747-L541		0,2	ЦП SLC 5/04
	1746-NI8	0,2	0,1	Входные аналоговые модули
	1746-IB32	0,106		входные дискретные модули

 

 

Продолжение таблицы 2

№ шасси	№ слота	Каталожный номер	Источник питания 5В	Источник питания 24В	Описание
		1746-OB32	0,208		выходные дискретные модули
		-	-	-	Резервный слот
	Итого	I, А	2,62	0,8	Блок питания 1746-Р4
БП	I, А		2,88
Запас	I, А	7,38	2,08

 

Описание модулей:

 

Аналоговые модули ввода/вывода имеют переключаемые пользователем входы по напряжению или току, изоляцию задней шины, съемные клеммники и диагностическую обратную связь.

Входные каналы 1746-ni4, -nio4i и –nio4v имеют фильтрацию для подавления высокочастотных помех и обеспечивают разрешение от 14 до 16 бит (в зависимости от диапазона).

Все 4-канальные аналоговые модули вывода обеспечивают 14-битное разрешение и скорость преобразования 2.5 мс.

Модули 1746-FIO4I и – fio4v имеют меньшую фильтрацию входа и могут воспринимать более быстро меняющиеся входные сигналы. Однако их входное разрешение только 12 бит. Поскольку входной фильтр модулей 1746-fio4i и – fio4v может пропускать больше электрических помех, следует тщательно заземлять и экранировать входной датчик, его источник питания и кабели.

Модуль1746-NI8 обеспечивает высокую точность и быстрое преобразование аналогового сигнала. 1746-NI8, -NI16I и -NI16V – это программно-конфигурируемые аналоговые модули ввода высокой плотности.1746-NO8I (выход по току) и 1746-NO8V (выход по напряжению) представляют собой аналоговые модули вывода высокой плотности, имеющие по 8 отдельно конфигурируемых выходных каналов с разрешением 16 бит.

Дискретные модули имеют 4, 8, 16 или 32 каналов ввода/вывода для различных типов сигналов (в том числе переменного тока,

постоянного тока и TTL). Также имеются комбинированные модули c 2 входами/2 выходами, 4 входами/4 выходами и 6 входами/6 выходами.

Клеммы 4-, 8-, 12- и 16-канальных модулей имеют самоподъемные прижимные пластинки, которые позволяют присоединить два провода сечением 14 AWG (2 ммL).

Светодиодные индикаторы на передней панели каждого модуля показывают состояние каждой точки ввода/вывода.

Задание к курсовой работе

 

Тема:«Применение микропроцессорного контроллера в системе автоматизации объекта нефтегазодобычи»

 

Вариант	Объект
	Сепаратора первой ступени на ДНС
	Газосепаратор на ДНС
	Трубчатый подогреватель нефти
	Абсорбер в цеха осушки газа
	Испаритель на УКПГ
	Насосного агрегата на НПС
	Электродегидратор на КСП
	Низкотемпературный сепаратор на УКПГ
	ГПА (нагнетатель, маслосистема) на КС
	Концевая сепарационная установка на ЦПС

 

Выбор варианта (для заочной, заочно сокращенной форм обучения) осуществляется по последней цифре № зачетной книжки.