Дипломная работа "Сети беспроводных интеллектуальных датчиков "

Скачать: fulldiplom.zip [3,14 Mb] (cкачиваний: 14)  

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………….………………………………………………3

1.Анализобъекта управления……………….………………………………....5

2.Технико-экономическое обоснование проекта…………………………....9

2.1. Использование проводнойтехнологии………………………………9

2.2. Использованиебеспроводных технологий…………………………18

2.3. Сравнение технологий и постановка цели проекта………………..26

3.Принципдействия и архитектура протокола WirelessHART………….....28

3.1. Безопасность протокола WirelessHART……………………………..30

3.2. Зонапокрытия…………………………………………………………30

3.3. Питание беспроводных датчиков давления…………………...…….32

3.4. Схемасбора данных беспроводного протокола WirelessHART...…33

4. Вводв эксплуатацию………………………………………………………..34

4.1.Настройка шлюза Smart Wireless Gateway…………………………..34

5. Автоматизированноерабочее место……………….………………………35

6. Техническое обслуживание и ремонт……………………………………...38

Вывод…………………………………………………………………………39

Списоклитературы……………………………………………….…………40

Приложения………………………………………………………………….41

Приложение 1.Рабочий чертеж АкЦППН ЭЛОУ 2 блок ООО

«Башнефть Добыча»…………………………………...…...42

Приложение 2.Технико-экономическое предложение Plcsystems……….43

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Сети беспроводных интеллектуальных датчиков являются динамично развивающимся новым направлением беспроводных технологий. По мнению экспертов, в ближайшем будущем эта технология окажет заметное влияние на многие отрасли промышленности. Постоянное снижение стоимости беспроводных решений и повышение их эксплуатационных параметров позволяют постепенно отказываться от проводов и проводных сетей в системах сбора телеметрических данных, диагностики оборудования и обмена информацией. «Сенсорная сеть» является сегодня устоявшимся термином (Sensor Networks), обозначающим распределенную, самоорганизующуюся, устойчивую к отказу отдельных элементов сеть из необслуживаемых и не требующих специальной установки устройств. Каждый узел сенсорной сети может содержать различные датчики для контроля внешней среды, микрокомпьютер и радио-приемопередатчик. Это позволяет устройству проводить измерения, самостоятельно проводить начальную обработку данных и поддерживать связь с внешней информационной системой.

Ни для кого не секрет, что в условиях непрерывного развития сетей промышленной автоматики предприятиям требуются километры дорогостоящих кабелей и вспомогательного оборудования (кабельных каналов, клемм, шкафов и др.), связывающих различные датчики и исполнительные механизмы, что, в свою очередь, приводит к значительному удорожанию проектов АСУ ТП. По этой причине дальнейшее совершенствование уже сложившейся сетевой промышленной инфраструктуры АСУ ТП с учетом многообразия таких программно-аппаратных решений как Modbus, DeviceNet, Foundation FieldBus, Profibus, Hart, CanOpen и др., возможно путем внедрения беспроводных технологий на полевой уровень промышленных сетей.

Персональные сети в их классическом понимании, как правило, относятся к категории беспроводных самоорганизующихся сетей (ad-hoc). Это беспроводные (одноранговые) сети с децентрализованным управлением, где каждое устройство может выступать в качестве инициатора при попытке передать информацию другому устройству через ретрансляторы.

Определение того, какому устройству пересылать данные, производится динамически либо на основе связности сети с переменным количеством мобильных узлов в некотором ограниченном пространстве либо на основе заранее созданной (запрограммированной) связности сети с фиксированным количеством элементов, хранящих информацию о передаче данных по определенным вариантам маршрутов. Последний вариант беспроводной сети может достигать расстояния в несколько километров, представляя собой распределенную самоорганизующуюся структуру.

 

Рис. 1. Вариант беспроводной промышленной инфраструктуры сети АСУ ТП

 

Их основное назначение заключается не только в обмене данными между узлами по децентрализованной самоорганизующейся сети, но и в сборе передаваемой информации (в основном, данных) от датчиков (температуры, давления, вибрации, акустических колебаний) в центральный узел с целью ее последующего анализа или обработки.

 

 

 

 

1.Анализ объекта автоматизации

На объекте АкЦППН ЭЛОУ 2 блок ООО «Башнефть-Добыча» имеется потребность в дополнительных измерениях технологических параметров.

На эксплуатируемой насосной установлены приборы «по месту» (электроконтактные и технические манометры).

Была поставлена задача «выводить» показания приборов в операторную и далее на верхний уровень. Это в свою очередь:

- сэкономит время персонала дежурной смены, которому не придется более делать периодический обход технологического оборудования;

- своевременно реагировать на возможное аварийное состояние оборудования или выхода измеряемого параметра за предельно-допустимый уровень.

В качестве канала связи между исполнительным и диспетчерским пунктами рассматриваются проводной и беспроводной канал. Канал будем выбирать в зависимости от следующих параметров:

- расстояния между точками измерения технологических величин и диспетчерским пунктом;

- временных и денежных затрат на монтаж, установку, а также настройку оборудования;

-инфраструктуры расположения на местности технологического оборудования, аппаратов и трубопроводов;

- надежности работы аппаратуры.

Концепция проекта такова, что значительное внимание необходимо уделить существующим технологиям автоматизации, оценке применимости и экономической целесообразности беспроводных сетей по отношению к проводным для данного проекта.

Именно на предпроектной стадии WirelessHART рассматривается как технология-кандидат, наряду с другими протоколами, такими как HART.

Необходимо установить правила проектирования, позволяющие определить, какие из точек измерения будут работать по протоколу WirelessHART, чтобы обеспечить последовательность и эффективность для последующих этапов проекта.

Междуточками сбора параметров измерения давления и операторной ЭЛОУ 2 проходит лоток с кабельными трассами. Возможность использования данного лотка исключается в связи с его переполненностью. Как вариант, рассматривается строительство еще одного кабельного лотка, параллельно уже существующему. Следует отметить то, что прокладка кабелей под землей невозможна из-за «густой» сети технологических трубопроводов. Расстояние до 1 ступени отстойников ЭЛОУ 2 составляет около 360 метров (измерение длины производилось по существующему лотку), до 2-3 ступеней отстойников 170 и 190 метров соответственно, до насоса внутренней перекачки – 95 метров. Вторая и третья ступень отстойников находятся рядом. Тогда общая длина лотков с учетом всех возможных ответвлений: (см. приложение 1)

 

 

 

 

Рис. 2. АкЦППН ООО «Башнефть-Добыча». Красным выделен ЭЛОУ 2 блок

 

«Напрямую» расстояние до самой дальней точки сбора информации составляет не более 200 метров.

 

Рис. 3.Объекты автоматизации ЭЛОУ 2 блок

Стоит также отметить то, что в АкЦППН ООО «Башнефть-Добыча» уже положено начало беспроводным технологиям. В товарном парке установлен беспроводной датчик давления Rosemount Emerson.

 

Рис. 4. Беспроводной датчик давления Rosemount Emerson

 

Со времени его эксплуатации прошло около года и проблем с потерей данных не возникало. Процедура настройки не заняла много времени. Все это можно отнести к плюсам беспроводных технологий.

 

Рис. 5. Ретранслятор сигнала на шлюз Smart Wireless Gateway

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Технико-экономическое обоснование

Окончательное решение об использовании беспроводной или проводной технологии принимается на основе следующих критериев:

• Экономическая оценка;

• Потенциальное применение;

• Потенциальная экономия при эксплуатации;

• Потенциальные преимущества новых точек измерения, позволяющие

получить дополнительную детализацию производственного процесса;

• Преимущества добавления точки измерения, ранее не рассматривавшейся или не считавшейся возможной для включения в систему автоматизации, ввиду экономической нецелесообразности;

• Преимущества гибкости при исполнении проекта (например: простота добавления точек).

С учетом выше сказанного, необходимо подсчитать стоимость денежных и временных затрат на внедрение проводного или беспроводного канала.

2.1.Использование проводных технологий:

Для прокладки кабельных трасс нам потребуется:

1) Кабель КВВГЭнг(А) 4х1,0 мм².Кабель контрольный, экранированный с 4 жилами сечением 1 квадратных миллиметров в изоляции и оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с низким выделением дыма.

Цена – 31.6 руб./м без учета НДС.

С учетом расстояния от операторного пункта до точек измерения давления на выходе насосной внутренней перекачки и на выходах 1, 2, и 3 ступеней отстойников ЭЛОУ 2 блок получается общая сумма затрат на покупку кабеля, руб.:

 

Таблица 1.Расстояние и стоимость кабеля КВВГ от операторного пункта до точек измерения давления

 

2) Металлический лоток DKC 35101HDZ 100x100x3000. Материал: сталь.

Цена – 850 руб. без учета НДС.

Тогда затраты на лотки:

 

 

3) Крышка лотка.Материал: рулонная оцинкованная сталь марки 08. Размеры – 100х15х3000 мм.

Цена – 380,00 руб. без учета НДС.

Тогда затраты на крышки:

 

.

 

4) Опорная конструкция (кабельной эстакады) – труба опорная. Высота 3 м. Высота надземной части 2300 мм. Расстояние между опорами 9 м.

Цена – 1 825,70 руб. без учета НДС.

Тогда затраты на опоры:

 

 

 

Стоимость строительно-монтажных и пуско-наладочных работ отражена в локальных сметах № 1 и № 2 соответственно.

Стоимость всего оборудования, необходимого для реализации проводной системы за контролем давления в отстойниках, указана в спецификации на оборудование.

 

 

 

 

 

№	Наименование	Ед. изм.	Кол.	Стоимость единицы, руб.	Общая стоимость, руб.
1	2	3	4	5	6
2	Кабель КВВГЭнг(А) 4х1,0 мм2	м	600	31,16	18696,00
3	Лоток DKC 35101HDZ 100x100x3000	шт.	194	850,00	164616,70
4	Крышка лотка 100х15х3000	шт.	194	380,00	73593,30
5	Duker Опорная труба SML 3 м	шт.	65	1 825,70	118670,50
6	Крепление для кронштейнов-стояков (монтаж лотка)	шт.	65	118,00	7670,00
7	Датчик давления Метран-55-ДИ-515-АП-t10-050-2.5МПа-42-М20-С-ГП ТУ 4212-009-12580824	шт.	1	13050,00	13 050,00
8	Датчик давления МИДА-ДИ-13П-Ех-У2-0.5/1МПа-01-М20-П	шт.	2	7850,00	15700,00
9	Датчик давления МИДА-ДИ-13П-Ех-У2-0.5/0.6МПа-01-М20-П	шт.	1	8350,00	8350,00
10	Поворот лотка на 90о (уголок) горизонтальный	шт.	7	299,00	2093,00
11	Ответвитель горизонтальный Т-образный глухой	шт.	2	1015,00	2030,00
12	Угол вертикальный 90 глухой	шт.	4	1109,00	4436,00
13	Барьер искрозащиты Метран 632 Изобар ГП	шт.	1	9570,00	9570,00
14	DR-120-12, Блок питания, 12B,10A,120Вт	шт.	4	2950,00	11800,00
Итого:					449464,50

Таблица 2. Спецификация оборудования и материал

 

ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА № 1 Строительно-монтажные работы проводной системы на объекте АкЦППН ЭЛУ 2 блок ООО "Башнефть-Добыча"   Основание: Смета составлена в ценах 2001 года с пересчетом на индексы

 

№ п/п	Шифр и номер позиции норматива	Наименование работ и затрат	Количество и единица измерения	Стоимость единицы, руб.		Общая стоимость, руб.			Затраты труда рабочих, чел.-ч
				всего	эксплуата- ции машин	всего	оплаты труда	эксплуата- ции машин	не занятых обслуживанием машин
									занятых обслуживанием машин
				оплаты труда	в т. ч. оплаты труда			в т. ч. оплаты труда	на единицу	всего
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	ТЕРм-11-02-001-01	МОНТАЖ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ	4	14,38		58	52		1,03	4,12
		НР=80% (НР = 42 руб.) СП=60% (СП = 31 руб.)	ШТ	12,92
2	ТЕРм-08-02-148-01	КАБЕЛЬ ДО 35 КВ В ПРОЛОЖЕННЫХ КОРОБАХ, МАССА 1 М КАБЕЛЯ ДО 1 КГ НР=95% (НР = 1102 руб.) СП=65% (СП = 754 руб.)	5,82	644,42	434,94	3751	878	2531	12,4	72,17
			100М КАБЕЛЯ	150,78	48,44			282	3,39	19,73
3	ТЕРм-11-04-020-01	ПОДКЛЮЧЕНИЕ НР=92% (НР = 360 руб.) СП=65% (СП = 254 руб.)	16	31,53		504	391		2,06	32,96
			ШТ	24,49
4	ТЕРм-08-02-158-04	ЗАДЕЛКА НР=95% (НР = 51 руб.) СП=65% (СП = 35 руб.)	16	48,96	2,24	783	51	36	0,26	4,16
			ШТ	3,16	0,16			3	0,01	0,16
5	ТЕРм-08-02-396-10 Изм.Вып.1 2012	КОРОБ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ, ПОДВЕШИВАЕМЫЙ К КОНСТРУКЦИЯМ НА ОТТЯЖКАХ ИЛИ ПОДВЕСАХ, ДЛИНА 3 М (Лоток DKC 35101HDZ 100x100x3000) НР=95% (НР = 3346 руб.) СП=65% (СП = 2289 руб.)	5,82	1097,95	276,45	6390	3418	1609	49,4	287,51
			100М	587,37	17,8			104	1,09	6,34
6	ТЕРм-11-01-001-01 Изм.Вып.1 2012	КРЕПЛЕНИЕ КОРОБА ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДОК НА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ НА ЗЕМЛЕ (исп.2) (ЛИСТ Б-Пн-5,0 ГОСТ 19904-90 СТАЛЬ Ст.3 РАЗМ. 300х100 - 21 кг), МАССА ДО 1 КГ НР=80% (НР = 337 руб.) СП=60% (СП = 253 руб.)	65	39,06	4,26	2539	374	277	0,52	33,8
			ШТ	5,75	0,73			47	0,06	3,9
7	ТЕР-33-01-007-02 H43=65	БУРЕНИЕ КОТЛОВАНОВ НА ГЛУБИНУ БУРЕНИЯ ДО 3 М, 2 ГРУППА ГРУНТОВ НР=105% (НР = 1878 руб.) СП=60% (СП = 1073 руб.)	65	140,77	128,25	9150	814	8336	1,03	66,95
			КОТЛОВАН	12,52	15			975	1,07	69,55
8	ТЕР-06-01-001-01 H43=65	ЗАДЕЛКА КОТЛОВАНА БЕТОНОМ НР=105% (НР = 410 руб.) СП=65% (СП = 254 руб.)	0,1885	7127,07	2728,93	1343	335	514	180	33,93
			100М3 БЕТОНА, БУТОБЕТОНА	1774,8	293,94			55	18	3,39
9	401-9021 H43=65	БЕТОН	1249,755
			М3
10	ТЕР-09-03-039-01 H43=65	МОНТАЖ ОПОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ВНУТРИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ МАССОЙ ДО 0,1 Т НР=90% (НР = 161 руб.) СП=85% (СП = 152 руб.)	0,195	1503,8	278,11	293	179	54	80,22	15,64
			Т КОНСТРУКЦИЙ	920,12	1,8				0,11	0,02
11	201-9002 H43=65	КОНСТРУКЦИИ СТАЛЬНЫЕ	12,675
			Т
12	ТЕР-08-01-004-01 H43=65	БОКОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ СТЕН, ФУНДАМЕНТОВ ГЛИНОЙ НР=122% (НР = 1507 руб.) СП=80% (СП = 988 руб.)	14,3	216,82	37,94	3101	1134	543	8,04	114,97
			М3 ИЗОЛИРУЮЩЕГО СЛОЯ	79,27	7,05			101	0,58	8,29
Итого по смете:					27912		7626	13900 1567		666,21 111,39
		ПРЯМЫЕ ЗАТРАТЫ			27912
		МАТЕРИАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ			6386
		ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН			13900
		В Т.Ч. ЗАРПЛАТА МАШИНИСТОВ			1567
		ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН С УЧЕТОМ ТРАНСПОРТИРОВКИ, БЕЗ УЧЕТА ЗАРПЛАТЫ МАШИНИСТОВ			12333
		ОСНОВНАЯ ЗАРПЛАТА			7626
		ТРУДОЗАТРАТЫ ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ			666,21
		ТРУДОЗАТРАТЫ РАБОЧИХ, ОБСЛУЖИВАЮЩИХ МАШИНЫ			111,39
		НАКЛАДНЫЕ РАСХОДЫ			9194
		НОРМАТИВНАЯ ТРУДОЁМКОСТЬ В НР			9193,07
		СМЕТНАЯ ЗАРПЛАТА В НР			9194
		СМЕТНАЯ ПРИБЫЛЬ			6083
		НОРМАТИВНАЯ ТРУДОЁМКОСТЬ			9970,67
		СМЕТНАЯ ЗАРПЛАТА			18387
		СМЕТНАЯ СТОИМОСТЬ В ЦЕНАХ 2001 Г.			43189
		ОСНОВНАЯ ЗАРПЛАТА В ТЕКУЩИХ ЦЕНАХ (Кзп=10,16)		10,16	77480
		НАКЛАДНЫЕ РАСХОДЫ В ТЕКУЩИХ ЦЕНАХ (Кзп=10,16*0,85)		10,16	79399
		СМЕТНАЯ ПРИБЫЛЬ В ТЕКУЩИХ ЦЕНАХ (Кзп=10,16*0,80)		10,16	49443
		ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН С УЧЕТОМ ТРАНСПОРТИРОВКИ, БЕЗ УЧЕТА ЗАРПЛАТЫ МАШИНИСТОВ В ТЕКУЩИХ ЦЕНАХ (Кэм=4,1		4,26	52539
		ЗАРПЛАТА МАШИНИСТОВ В ТЕКУЩИХ ЦЕНАХ (Кзп=10,1)		10,16	15921
		ВСЕГО			274782
		НДС		18 %	49460,76
		ВСЕГО С НДС			324242,76
		в том числе услуги с НДС			321913,44

ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА № 2

Пусконаладочные работы проводной системы на объекте АкЦППН ЭЛУ 2 блок ООО "Башнефть-Добыча"

 

Основание:

Смета составлена в ценах 2001 года с пересчетом на индексы