Архив / 2003 / №2(22) / Опыт применения

Опыт применения приборов ОВЕН при производстве ортокрезола

Химическая промышленность России становится всё более привлекательной для капиталовложений. Эта отрасль представляет интерес и для крупнейших российских химических компаний, и для иностранных инвесторов. Но недостаток инвестирования всё ещё ощущается остро.

Но есть и примеры успешного сотрудничества российских промышленников и зарубежных инвесторов. Так, на предприятии ОАО «Уралхимкомпания» (г. Нижний Тагил) реализуется совместный проект Уральской химической компании и немецкой фирмы Rutgers по восстановлению производства ортокрезола (сырья для производства термореактивных смол, применяемых в электронной промышленности, а также для производства пестицидов для сельского хозяйства). Сметная стоимость объекта составляет 40 млн руб. Проектная мощность цеха составит 7 тыс. т продукции в год. Приступить к выпуску ортокрезола Уральская химическая компания планирует в середине июля 2003 года. Оборудование закупается у отечественных производителей.

Рис. 1
Рис. 1

Технологический процесс получения ортокрезола довольно сложный. Процесс синтеза протекает при достаточно высоких давлениях и температурах. Все это предъявляет жесткие требования к оборудованию и приборам контроля технологическим процессом. Приборы, предназначенные для управления такими сложными технологическими процессами, должны работать в автономном режиме, контролировать параметры процесса и отображать их, иметь возможность отслеживать и регистрировать ход процесса, а при необходимости корректировать его. Для полной реализации этих возможностей необходима сеть обмена информацией с компьютером. При выборе приборов для такой системы немаловажную роль играет и их цена.

После тщательного анализа были выбраны приборы ТРМ фирмы ОВЕН, как наиболее полно отвечающие всем этим требованиям и имеющие лучший показатель «цена-качество».

Сегодня, высокое качество продукции напрямую зависит от уровня автоматизации, уменьшающей влияние человеческого фактора. Основными критериями при подборе средств автоматизации стали многофункциональность, возможность расширения, возможность интеграции в единую информационную сеть, надежность, удобство в эксплуатации. Учитывая все это, было принято решение о создании цеховой АСУТП.

АСУТП цеха по производству ортокрезола имеет двухуровневую структуру. Верхний уровень — это рабочее место оператора. На верхний уровень возлагаются задачи оперативного отображения состояния объекта, архивирования информации поступающей от датчиков, расчетные задачи, оперативное управление объектом и др. В качестве верхнего звена используется компьютеры с процессором Pentium 3. Компьютеры объединены также в локальную сеть. Ведущий компьютер подключен к адаптеру АС3. На ведомом компьютере независимо от ведущего можно просматривать всю информацию, поступающую с нижнего уровня. Это повышает оперативность работы персонала, так как операторы независимо друг от друга могут контролировать разные технологические узлы.

Рис. 2. Схема узла выделения ортокрезола
Рис. 2. Схема узла выделения ортокрезола

Нижний уровень состоит из промышленных контроллеров ТРМ138 и ТРМ10 с подключенными к ним устройствами сопряжения с объектом. На нижнем уровне выполняется первичная обработка собранной с датчиков информации и автоматическое управление объектом. На нижнем уровне АСУТП используется 24 прибора ТРМ138 и 26 приборов ТРМ10.

В качестве первичных датчиков используются приборы, закупленные у ООО «Aplisens» г. Москва и у ОАО «завод Теплоприбор» г. Челябинск. Все первичные датчики (за исключением термопар и термосопротивлений) имеют унифицированный токовый выход 4 – 20 мA.

Приборы ТРМ138 объединены в единую сеть и связаны через адаптер АС3 с компьютером (подключение произведено по схеме, рекомендуемой фирмой «ОВЕН»). Приборы ТРМ138 служат для контроля параметров процесса синтеза ортокрезола. Оперативно отслеживается более 180 параметров одновременно. Контролируемые параметры — температура, давление, расходы, уровни. В случае выхода параметра за уставки ТРМ138 выдает сигнал на аварийную сигнализацию (световое и звуковое оповещение).

При построении линии связи в ее начале и конце были установлены согласующие резисторы номиналом 100 Ом с допустимой мощностью 0,5 Вт.

Адаптер сети АС3 подключается к свободному СОМ-порту компьютера, используя сигналы TxD, RxD, GND и RTS. Сигналы TxD и RxD используются непосредственно для обмена данными, а сигнал RTS — для коммутации направления обмена, формируемого программой компьютера. Скорость обмена в сети выбрана 38400 бит/с.

Рис. 3. Форма вывода информации для контроля хода технологического процесса
Рис. 3. Форма вывода информации для контроля хода технологического процесса
Рис. 4
Рис. 4

Скорость выбрана довольно низкой для повышения помехозащищенности сети.

Адаптер обеспечивает гальваническую развязку между СОМ-портом компьютера и линией связи, что предотвращает выход из строя порта компьютера при возникновении неблагоприятных ситуаций на линии связи. В качестве линии связи используется витая экранированная пара. В цехе длина линии связи составляет 50 м т.к. компьютер находится в щитовой.

Контроллеры ТРМ10 осуществляют управление в контурах регулирования параметров (температура, давление, расход, уровень). Изменения параметров непосредственно в контурах осуществляют регулирующие клапаны, которые в свою очередь через электропневмопреобразователи (вход 4 — 20 мA и выход 0,02 — 0,1 MПа) подключены к приборам ТРМ10.

Применение ПИД — регуляторов ТРМ10 позволило:

• оптимально настроить регуляторы на процесс, обеспечивая стабильный уровень качества производимой продукции,
• сократить потребление сырья и энергии на 5—10%,
• увеличить срок службы аппаратуры за счет смягчения нагрузок на нее при операциях пуска и останова, а также при смене режимов работы.

К сожалению, существует ограничение на подключение этих приборов к компьютеру через адаптеры АС2 (16 шт. на 2 COM-порта). Поэтому, чтобы не ставить отдельный компьютер для обмена с ТРМ10, мы использовали эти приборы с платами расширения (имеющие выходной ток для регистрирующих приборов), т.е. завели выходные токовые сигналы для регистрирующих приборов от ТРМ10 на ТРМ138 (не путать с токовым сигналом управления). Для этих целей пришлось установить четыре дополнительных прибора ТРМ138. Зато мы получили единую сеть с протоколом RS-485 и вывели данные обо всех параметрах на компьютер, использовав только один порт.

В дальнейшем предполагается замена ТРМ10 на более современные ТРМ101 с интерфейсом RS-485.

Для работы АСУТП цеха необходимо и соответствующее программное обеспечение. Требованиями к программному обеспечению системы автоматизации являются: надежность функционирования, простота настройки и эксплуатации, удобный пользовательский интерфейс, широкий спектр функциональных возможностей, развитые инструментальные средства, достаточная реактивность мониторинговой системы, поддержка сетевого интерфейса, защищенность коммерческой информации в системе.

Такая программа была разработана инженерами-программистами предприятия Скобелкиным Ю.В. и Усковым Е.И. При ее написании использовался протокол обмена приборов ТРМ138 и ТРМ10 с компьютером, любезно предоставленный фирмой ОВЕН.

Основные функции программы:

• прием, архивирование и отображение на экране монитора всей информации о контролируемых параметрах технологического процесса в цифровом виде, в виде графиков, цветных мнемосхем и т.п.;
• вычисление расчетных параметров;
• контроль предельных значений параметров, звуковая сигнализация и занесение в «Отчет тревог» сообщений об аварийных состояниях технологического процесса;
• просмотр архивных данных в течение суток, месяца, квартала;
• формирование и печать различных форм отчетности.

Внедрение АСУ ТП привело к улучшению технико-экономических показателей работы цеха, таких как:

• уменьшение расхода сырья,
• сокращение энергозатрат на единицу объема продукции,
• повышение надежности работы технологического оборудования вследствие централизации контроля и улучшения оперативности управления.

Таким образом, выбранные технические средства позволяют проектировать систему автоматизации любой сложности и обладают всеми необходимыми качествами для применения в промышленных условиях.

Ю. В. Меркурьев
Начальник цеха КИПиА, ОАО «Уральская химическакя компания», г.Нижний Тагил