Открытое занятие по МДК.03.01 «Теоретические основы технического обслуживания и эксплуатации автоматических и мехатронных систем управления»
методическая разработка по теме

План занятия

по МДК.03.01 «Теоретические основы технического обслуживания и эксплуатации автоматических и мехатронных систем управления»

1. Тема программы: 1.5 Системы управления мехатронными системами
2. Тема занятия: АСУ ТП магистральных трубопроводов.
3. Планируемые результаты:

• знаний: ознакомление с принципами автоматизации магистральных трубопроводов: целями создания АСУ ТП, структурой и составом АСУ ТП магистрального трубопровода, составом комплекса технических средств;
• умений: определять цели создания АСУ ТП магистральных трубопроводов
• сформированности компетенций:

ОК 2        Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 4        Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5        Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6        Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 8        Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ПК 3.1        Выполнять работы по эксплуатации систем автоматического управления с учетом специфики технологического процесса.

ПК 3.2        Контролировать и анализировать функционирование параметров систем в процессе эксплуатации.

ПК 3.3        Снимать и анализировать показания приборов.

4. Оснащение занятия:

1. Технические средства обучения:

• интерактивная доска,
• компьютеры с установленной программой для воспроизведения электронных образовательных ресурсов (OMS)

1. Информационное обеспечение обучения:

Перечень рекомендуемых учебных изданий:

• Прахова, М.Ю. и др. Основы автоматизации производственных процессов нефтегазового производства: учеб, пособие для студ. учреждений среднего проф. образования / М.Ю. Прахова.– М.: Академия, 2012. – 256 с.
• Шишмарев, В.Ю. Автоматика: учебник для студ. средних проф. учебных заведений – М.: Академия, 2011, – 288 с.
• Келим, Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления / Ю.М. Келим. – М.: Форум-Инфра-М, 2007. – 265 с.

Перечень Интернет-ресурсов:

• Электронные образовательные ресурсы (OMS) Федерального центра информационно-образовательных ресурсов Министерства Образования и Науки РФ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fcior.edu.ru
• Естественнонаучный образовательный портал [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://en.edu.ru

5. Используемые приемы, методы и элементы педагогических технологий: технология проблемного обучения, межпредметная интеграция

Ход занятия:

1. Организационный момент (проверка готовности аудитории и группы к занятию, приветствие, отметка отсутствующих, сообщение темы и образовательной цели)

Добрый день!

Мы продолжаем изучение темы «Системы управления мехатронными системами».

Сегодня рассмотрим Автоматизированные системы управления технологических процессов магистральных трубопроводов.

Запишите дату и тему занятия, она представлена на экране «АСУ ТП магистральных трубопроводов»

Сегодня на занятии мы:

• определим цели создания АСУ ТП;
• рассмотрим состав комплекса технических средств АСУ ТП;
• рассмотрим структуру и состав АСУ ТП магистрального трубопровода.

В конце занятия, чтобы проверить, как вы усвоили материал, вы выполните тестовые задания.

1. Повторение пройденного материала: фронтальный опрос:

На прошлом занятии мы начали изучение темы «Системы управления мехатронными системами». Рассмотрели Общие сведения о системы автоматического управления технологическим оборудованием и Виды управления автоматизированным оборудованием.

Кратко вспомним основные моменты:

1. Объясните, что представляет собой АСУ (— комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия)
2. Сформулируйте основную задачу АСУ (— повышение эффективности управления объектом на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления)
3. Сформулируйте цель автоматизации управления (— повышение эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления)
4. Перечислите виды АСУ (АСУ ТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами, АСУП - автоматизированные системы управления предприятием, АСУО - автоматизированные системы управления отраслью, Функциональные автоматизированные системы)

2. Мотивация

АСУ ТП – это прежде всего инструмент, и для того чтобы добиться результата, нужно учиться этим инструментом владеть и управлять. И как каждый инструмент, АСУ ТП имеет определенную сферу применения. Вы в своей профессиональной деятельности будете использовать АСУ ТП в нефтегазовой отрасли. Т.к. Основу экономики ЯНАО в целом и г.Муравленко в частности составляет промышленное производство, которое связано с добычей полезных ископаемых: нефти и газа. Но переработка нефтепродуктов становится возможной только при организации грамотно продуманной системы доставки нефти и газа. Магистральный трубопровод для перемещения сырья: нефти или газа, является одним из основных способов транспортировки нефтепродуктов. Это сооружение инженерно-технического вида, основной функцией которого является транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов.

Обобщённые имеющиеся знания, полученные вами ранее при изучении таких общепрофессиональных дисциплин как: Вычислительная техника, Типовые технологические процессы и профессиональных модулей ПМ.01 Контроль и метрологическое обеспечение средств и систем автоматизации, ПМ.02 Организация работ по монтажу, ремонту и наладке систем автоматизации, средств измерений и мехатронных систем, ПМ.04 выполнение работ по профессии рабочих 18494 Слесарь КИПиА., а также новые, полученные сегодня на занятии, будут необходимы вам, будущим специалистам по автоматизации ТП не только в профессиональной деятельности, но и при выполнении дипломных проектов.

3. Актуализация опорных знаний

Прежде чем приступить к изучению темы, вам необходимо вспомнить понятия и определения:

Автоматизированное рабочее место (АРМ) - рабочее место специалиста, оснащенное средствами вычислительной техники для автоматизации процессов переработки и отображения информации, необходимой для выполнения производственного задания.

Контролируемый пункт (КП) - место размещения объектов контроля и управления, а также аппаратура, выполняющая функции контроля и управления, обычно называемая контроллером КП.

Телемеханизация - оснащение объектов производства системами дистанционного контроля и управления, которые позволяют диспетчеру в режиме реального времени получать информацию о работе оборудования, контролировать параметры процесса, а также управлять режимами в штатных и аварийных ситуациях.

Контроллер - электрический прибор, с помощью которого в телемеханике и системах управления измеряют токи, напряжения, температуру и другие физические параметры объекта, передают и принимают данные по каналам связи, передают на объект управляющие воздействия, используют в качестве локального автоматического регулятора. На крупных объектах могут находиться несколько контроллеров КП.

Мнемосхема - наглядное графическое изображение функциональной схемы управляемого или контролируемого объекта.

Датчик - первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.

Исполнительный механизм - механизм, осуществляющий воздействие на технологический объект управления по сигналу от системы управления.

4. План изложения нового материала (с включением элементов самостоятельной работы студентов)

Сегодня на занятии мы будем использовать уже привычный для вас модуль электронных образовательных ресурсов (OMS) Федерального центра информационно-образовательных ресурсов. Его же вы будете использовать для выполнения домашнего задания.

Еще раз напоминаю, тема сегодняшнего занятия «АСУ ТП магистральных трубопроводов».

При проектировании магистральных нефтепроводов или отдельных объектов на магистральных нефтепроводах предусматривается их оснащение средствами автоматики, телемеханики и создание автоматизированных систем управления нефтепроводами.

Ребята, попробуйте сформулировать основные цели создания данной АСУ.

• Обеспечение транспортирования нефти с заданной производительностью при минимальных эксплуатационных затратах
• Повышение надежности работы нефтепроводного транспорта и предотвращение аварийных ситуаций
• Сокращение потерь нефти при транспортировании и хранении
• Обеспечение качества поставляемой нефти
• Осуществление оперативного учета материальных и энергетических ресурсов и затрат
• Сокращение времени и объема обслуживания и ремонта нефтепровода

Рассмотрим комплекс технических средств автоматизированных систем управления нефтепроводами.

Основными функциями вычислительного комплекса совместно с устройствами сбора, представления и регистрации информации являются:

• Автоматический сбор и обработка информации о состоянии технологического оборудования и СУ
• Анализ аварийных и предаварийных ситуаций в технологическом процессе и СУ
• Отображение текущего состояния технологического оборудования на дисплеях, мнемосхемах, табло
• Предупредительная и аварийная сигнализация, регистрация аварийных ситуаций
• Контроль действия технологических защит
• Расчет технико-экономических показателей работы основного оборудования
• Автоматическое ведение документации, архивирование и выдача
• Выдача твердой копии документов и текущего состояния вычислительного комплекса совместно с устройствами сбора, представления и регистрации информации

В комплекс ТС АСУ входят средства телемеханизации насосных станций и линейных сооружений: контролируемый пункт, контроллеры и телемеханика. На экране представлены Шкаф телемеханики автоматизированной системы контроля и учёта  и  Многоканальный усилитель сигнала

Типовая структурная схема системы локальной автоматики нефтеперекачивающих станций, линейной части, пунктов приема и сдачи нефти (АСУ ПСП) представлена на экране.

В состав объектов автоматизации ПСП входят:

• Коммерческий узел учета нефти
• Насосная внутренней и внешней перекачки
• Блок регуляторов давления
• Задвижки внутренней обвязки ПСП
• Подземные дренажные ёмкости с погружным насосом
• Узел подключения ПСП
• Теплообменники
• Резервуары товарной нефти
• Система электроснабжения ПСП
• КНС производственно-дождевых стоков

Как вы видите, управление системой приёмо-сдаточным пункта (ПСП) осуществляется с АРМ оператора, посредством контроллеров и средств телемеханизации, расположенных в шкафах контроля и управления ПСП и системы измерения количества и качества нефти (СИКН), через производственно-технологическую сеть передачи данных. Передача данных в диспетчерский пункт транспортирующей организации осуществляется через коммуникационный контроллер.

К основным функциям системы измерения (учета) количества и качества нефти (СИКН) и электроэнергии относятся:

• Автоматическое измерение количества нефти в единицах массы и объёма, ручной и автоматический отбор проб нефти, автоматическое измерение плотности, вязкости, влагосодержания, давления и температуры
• Поверка преобразователей расхода по поверочной установке
• Сбор данных и ведение архивов
• Передача информации по каналам связи

Аппаратура передачи данных характеризуется каналами связи. Используются два вида каналов: беспроводные и кабельные.

К беспроводным относятся

• узкополосные: каналы голосовой связи на базе радиостанций или радиомодемов и каналы сотовой связи на базе GSM/GPRS-модемов
• широкополосные: радиорелейные (РРЛ) и системы широкополосного доступа

Кабельные линии связи могут быть представлены в виде медных или волоконно-оптических каналов.

Рассмотрим структуру и состав АСУ ТП магистрального трубопровода, осуществляющую:

1. Контроль и управление параметрами технологического процесса в реальном времени
2. Функции диспетчерского контроля и управления технологическим процессом

Верхний уровень АСУ представляет собой АРМ специалистов и руководящего состава.

Управление технологическими объектами осуществляется с помощью контрольного оборудования среднего уровня АСУ через каналы связи.

Как правило, верхний уровень АСУ подключен к корпоративной информационной сети, т.е. к АСУП.

Технологическим объектом управления АСУ ТП может являться нефтеперерабатывающая станция (3 и 4 уровни), один или несколько отдельных нефтепроводов (3 или 4 уровень). Это нижний уровень АСУ (полевой). Непосредственными объектами управления на этом уровне являются датчики и исполнительные механизмы, а также технологическое оборудование.

Рассмотрим один из технологических объектов - узел учета газа.

Комплект средств локальной автоматизации узла учёта и регулирования расхода газа предназначен для учета расхода и количества природного газа в газопроводе, измерения параметров контролируемой среды (давление, перепад давления, температура), управление задвижками и выводом измеренных и вычисленных значений по GSM-радиоканалу на внешние устройства диспетчерского пульта

В целях безопасности узел расположен в подземном бункере. В качестве исполнительного механизма используется задвижка с электроприводом. Измерения параметров контролируемой среды осуществляют датчик герметичности и расходомеры.

5. Закрепление полученных знаний. (5-7 мин.)

Для закрепления данного материала я вам предлагаю выполнить тестовые задания. Программа с заданиями находится на рабочих столах компьютеров. Перед выполнением внимательно прочтите правила работы. По результатам выполнения данного теста, а также за работу на занятии вы получите оценку.

6. Подведение итогов Рефлексия

Подведем итоги занятия.

Чтобы определить, как прошло сегодняшнее занятие и какой впечатление оно у вас оставило, я предлагаю вам выразить свое отношение к сегодняшнему занятию, к полученной на занятии информации, к общей атмосфере занятия.

На слайде представлена гора знаний. Чем ближе к вершине, тем больше положительных эмоций и новых знаний вы сегодня получили на занятии. Кораблик символизирует негативные эмоции, а также ваше настроение на занятии, если вам было скучно и не интересно или ничего не понятно.

Выберете человечка, который в большей степени ассоциируется с вами. Расположите его там, где считаете нужным.

Подведение итогов, оценивание работы студентов на занятии.

7. Домашнее задание 

Подготовить конспект занятия, используя модуль «АСУ ТП магистральных трубопроводов» электронных образовательных ресурсов (OMS) Федерального центра информационно-образовательных ресурсов Министерства Образования и Науки РФ (http://fcior.edu.ru).

Подпись преподавателя                                                                                                    О.А. Плеханова