Материал: Система автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией
- сигнализация положения кранов на линиях редуцирования;
- управление кранами на линиях редуцирования;
- сигнализация «неисправность линии редуцирования»;
- сигнализация недопустимого повышения давления газа после узла редуцирования;
- сигнализация недопустимого понижения давления газа после узла редуцирования;
Узел измерения расхода газа (сбор информации с вычислителей расхода газа):
- мгновенное, среднечасовое, среднесуточное значения давления газа в измерительном трубопроводе;
- мгновенное, среднечасовое, среднесуточное значения температуры газа в измерительном трубопроводе;
- мгновенное, значение объема (расхода) газа при рабочих условиях;
- суммарный объем газа за час (при рабочих условиях);
- суммарный объем газа за сутки (при рабочих условиях);
- мгновенное значение объема (расхода) газа при стандартных условиях;
- суммарный объем газа за час (при стандартных условиях);
- суммарный объем газа за сутки (при стандартных условиях);
- накопленный объем за месяц (при стандартных условиях);
- мгновенное значение нарастающего объема газа с начала контрактного часа (при стандартных условиях);
- среднесуточное значение перепада давления на счетчике газа;
- объем газа за прошедшие сутки (при стандартных условиях);
- контрактный час;
- метод измерения объема (расхода) газа;
- метод расчета коэффициента сжимаемости;
- тип вычислителя/корректора объема (расхода) газа;
- тип датчика давления;
- атмосферное давление;
- дата и текущее время;
- молярная доля диоксида углерода;
- молярная доля азота;
- плотность газа при стандартных условиях;
- коэффициент преобразования числоимпульсного преобразователя расхода;
Узел одоризации:
- контроль и отображение параметров работы системы локальной автоматики одоризатора;
- измерение уровня в емкости хранения одоранта;
- сигнализация утечки одоранта из емкости;
- сигнализация режима работы одоризатора (ручной/автоматический);
- сигнализация минимального уровня одоранта в емкости хранения;
- сигнализация максимального уровня одоранта в емкости хранения;
Узел отбора газа на собственные нужды:
- объем газа на собственные нужды (при стандартных условиях);
Обводная (байпасная) линия:
- сигнализация положения крана на обводной линии;
- управление краном на обводной линии;
Общий узел подготовки импульсного газа:
- сигнализация перепада давления газа на фильтре очистки импульсного газа;
- измерение давления в линии импульсного газа;
Станция катодной защиты (СКЗ):
- выходной ток СКЗ в диапазоне 0÷100 А;
- выходное напряжение СКЗ в диапазоне 0÷100 В;
- измерение расхода электроэнергии;
- сигнализация состояния СКЗ («в работе»/»в резерве»);
- управление преобразователем СКЗ (включение/выключение);
Система контроля загазованности помещений:
- контроль и световая сигнализация загазованности помещений ГРС;
- сигнализация неисправности прибора контроля загазованности;
Система охранно-пожарной сигнализации:
- сигнализация блокировки дверей в помещениях ГРС;
- сигнализация пожара в помещениях ГРС;
- сигнализация неисправности прибора пожарной сигнализации;
- блокировка вытяжных вентиляторов при пожаре;
- закрытие электромагнитного клапана на трубопроводе подачи газа на отопительные агрегаты в узле предотвращения гидратообразования;
Система энергоснабжения:
- сигнализация отключения основного источника питания;
- сигнализация состояния резервного источника питания;
- сигнализация переключения на резервный источник питания;
- измерение расхода электроэнергии;
Уставки САУ ГРС:
- режим работы ГРС (ручной/автоматический);
- режим сброса конденсата (ручной/автоматический);
- минимальное давление газа на входе ГРС;
- максимальное давление газа на входе ГРС;
- минимальное давление газа на выходе ГРС;
- максимальное давление газа на выходе ГРС;
- максимальный перепад давления газа на счетчиках;
- максимальный перепад давления на фильтрах;
Алгоритмы САУ ГРС:
- защита ГРС по превышению давления газа на выходе;
- аварийный отстанов ГРС со стравливанием по пожару;
- аварийный отстанов ГРС со стравливанием по II порогу загазованности;
- аварийный отстанов ГРС без стравливания по сигналу «низкое давление газа на входе ГРС»;
- закрытие ниток редуцирования ГРС без стравливания по сигналу «низкое давление газа на выходе ГРС»;
- закрытие ниток редуцирования ГРС без стравливания по сигналу «высокое давление газа на выходе ГРС»;
- сброс конденсата в промежуточную емкость;
- включение аварийной вытяжной вентиляции по I и II порогам загазованности;
- включение табло «ЗАГАЗОВАННОСТЬ»;
- включение светозвуковой сигнализации по сигналу «ПОЖАР»;
- включение аварийно-предупредительной сигнализации по сигналу «ЗАГАЗОВАННОСТЬ»;
- задание расхода в блок управления одоризатором.
1.6 Характеристики существующих систем
автоматизированного управления газораспределительными станциями
На сегодняшний день отечественная промышленность предлагает ряд разнообразных решений по автоматизации газораспределительных станций, имеющих в своей основе ключевые позиции, отражающие основные требования нормативно-технической документации и учитывающие богатый эксплуатационный опыт газотранспортных предприятий.
. «КП САУ ГРС» производитель ОАО «Фирма Газприборавтоматика» г. Москва.
Контролируемый пункт с функциями САУ ГРС «КП САУ ГРС» реализован на базе комплекса программных и технических средств «Магистраль-2». В основе «КП САУ ГРС» лежит процессорный модуль DIMM PC520, фирмы Kontron (Германия).
Характеристики процессорного модуля DIMMPC520:
- процессор AMD SCElan520 (аналог i486DX имеет математический сопроцессор) с тактовыми частотами 100 и 133МГц;
- на модуле может быть установлено от 16-х до 32-ти мегабайт оперативной памяти работающей на частоте 66 МГц;
- флэш-диск ёмкостью 16 или 32 мегабайта;
- два последовательных порта RS-232 (COM1, COM2) с FIFO (приёмопередатчики совместимы с UART 16С550 и обеспечивают скорость до 115200 бод);
- один параллельный порт;
- контроллер клавиатуры и мыши (PS/2);
- контроллер гибких дисков;
- контроллер жёстких дисков (IDE);
- часы реального времени (RTC);
- аппаратный сторожевой таймер (watchdog);
- аппаратный таймер с разрешением 1 мсек;
- напряжение электропитание 5В постоянного тока, потребляемый ток от 50 до 400 мА в зависимости от режима работы;
«КП САУ ГРС» состоит из следующих модулей:
На базе модуля DIMM PC520 ООО «Фирма Газприборавтоматика» разработан и изготавливается модуль центрального процессора «КП САУ ГРС» ДМ-01.
Плата расширения COM-портов ДМ-011, выполненная на микросхеме TL16c650 производства Texas Instruments <#"897108.files/image003.gif">
Рисунок 4 - Структурная схема «ШКУ ГРС»
Технические характеристики контроллера I-8811//DOS7/512:
- Процессор: AMD 80188, 40MHz;
- ПЗУ: 512 Kbytes;
- Flash-память: 512 Kbytes, 100000 циклов перезаписи;
- Операционная система: Mini OS7;
- Энергонезависимая память EEPROM: 2 Kbytes, 1000000 циклов перезаписи;
- Сторожевой таймер;
- Таймер реального времени: часы, минуты, секунды, день недели, число, месяц, год (до 2079);
- NVRAM: 31 bytes;
- Питание: от +10 до +30 Вольт постоянного напряжения, 20 Ватт.
Последовательный модуль аналого-цифрового преобразователя (АЦП) I-87017RС ICP DAS (Тайвань) предназначен для преобразования значений величины токовых сигналов в параллельный шестнадцатиразрядный двоичный код. Аналого-цифровой преобразователь имеет 8 дифференциальных каналов (тип входов: мВ, В, мА). Входной диапазон по напряжению: ±150мВ, ±500мВ, ±1В, ±5В, ±10В. Входной диапазон по току ±20мА (с внешним резистором). Для преобразования сигналов токовых датчиков величиной 4-20 мА, в модулях встроены шунтирующие резисторы величиной 250 Ом ± 1,0% (Rш). Управление работой модуля производится сигналами от процессора через внутреннюю шину.
Параллельный I-8053, последовательный I-87053 модуль ввода дискретных сигналов ICP DAS (Тайвань) предназначен для реализации функций сбора дискретных сигналов в виде замыкания/размыкания сухих контактов или в виде напряжений постоянного тока положительной полярности различных уровней для логического «0» - от 0 до +1 В, для логической «1» - от +3,5 до +30 В. Модуль обеспечивает ввод 16 потенциальных дискретных сигналов. Управление работой производится сигналами от процессора через внутреннюю шину.
Параллельный I-8064, последовательный I-87064 модуль релейного вывода дискретных сигналов ICP DAS (Тайвань) предназначен для формирования восьми релейных сигналов, используемых для управления исполнительными механизмами. Нагрузочная способность выхода 5 А (250 В переменного тока), 5 А (30 В постоянного тока). Управление работой производится сигналами от контроллера через внутреннюю параллельную шину процессора.
Модуль расширения порта RS-232 I-8114 ICP DAS (Тайвань) обеспечивает расширение последовательного порта контроллера до четырех каналов стандарта RS-232. Сигналы СОМ-порта: TxD, RxD, RTS, CTS, DTR, DSR, RI, GND. Модуль поддерживает прерывания и обеспечивает возможность подключения модемов.
Локальный пульт управления и отображения предназначен для отображения информации в мнемоническом виде на графическом дисплее и формирования команд, выдаваемых вручную с сенсорной клавиатуры дисплея. Панель оператора марки MT8121X производства фирмы WEINTEK (Тайвань) является программируемым устройством типа HMI, настраивается на обмен с контроллером по интерфейсу RS-232 и протоколу MODBUS RTU. На дисплее отображается мнемосхема ГРС, содержащая информацию о состоянии кранов, входных/выходных давлениях и температурах в трубопроводах ГРС, о расходе газа и другие сигналы ГРС.
. «САУ ГРС» на основе ПТК СТН-3000 производитель ЗАО «Атлантиктрансгазсистема» г.Москва.
«САУ ГРС» реализована на основе программно-технического комплекса СТН-3000 - автоматизированной системы управления распределенными технологическими объектами. Основой «САУ ГРС» является программируемый логический контроллер ControlWave фирмы Bristol Inc. (США). Контроллеры имеют модульную структуру. Контроллеры состоят из основного блока и блока расширения. Основной блок содержит базовый блок и, в зависимости от заказа, до 1, 2 или 6 модулей ввода-вывода. Базовый блок объединяет кросс-плату, смонтированную в корпусе, модуль источника питания и ЦПУ-модуль. Блок расширения позволяет дополнительную установку до 2, 4 или 8 модулей ввода-вывода.
Характеристики контроллера ControlWave:
- процессор AMD Elan 586 - 100 МГц ;
- SRAM: 2 МБ с батарейной поддержкой;
- SDRAM: хранится во флэш-памяти;
- память кодов/инструкций: 4МБ флэш встроенная;
- системная динамическая память: 64 МБ (66 МГц, соединенная с 32-битной шиной);
- шина PCI для модуля расширения связи;
- переключатель ключа безопасности.
Для программирования контроллера применяется ControlWave Designer - среда программирования, соответствующая IEC 61131-3.
Подключение внешнего оборудования осуществляется через искробезопасные интерфейсы к изолированным 8- или 16-канальным модулям аналогового ввода/вывода, 16- или 32-канальным модулям цифрового ввода/вывода и 12- или 16-канальным модулям дискретного ввода/вывода. Шина ISA поддерживает горячую замену модулей ввода/вывода.
. «САУ ГРС Сириус» производитель ООО «НПА Вира Реалтайм» г.Москва.
«САУ ГРС Сириус» представляет собой многофункциональный конфигурируемый программно-технический комплекс на основе мощного контроллера АСЕ3600 фирмы Motorola (США). Основной состав комплектного оборудования, применяемый в составе системы САУ ГРС:
- шкаф контроля и управления ГРС;
- программный пакет «Сириус-ГРС»;
- пульт оператора - ЖК-панель, встроенная в шкаф контроля и управления ГРС;
Характеристика контроллера ACE3600:
- CPU 3610, основан на 32-разрядном RISC-микропроцессоре Power PC 200МГц, работающем под управлением операционной системы реального времени VX-Works фирмы Wind River Systems (США);
- ОЗУ - 32 МБайта;
- флеш-память - 16 МБайт;
- статическое ОЗУ - 4 МБайта;
- коммуникационные интерфейсы: последовательные линии RS-232/RS-485, локальные сети, аналоговые и цифровые радиоканалы, GSM, CDMA, беспроводные каналы связи типа WiMax и Canopy.
Связь с первичным внешним оборудованием осуществляется при помощи модулей ввода/вывода с увеличенной емкостью входов/выходов, автоматическим распознанием модулей, светодиодными индикаторами ошибки модуля и указателя работы для каждого входа/выхода:
- дискретные вводы на 16/32 канала 24В/220В;
- дискретные выводы на 12/16/32 канала 24В/220В до 2 А;
- аналоговые вводы на 8/16 каналов ±20мА/±5мА;
- аналогового вывода на 4/8 каналов 20мА/10В;
- смешанного ввода/вывода.
Поддерживается возможность «горячей» замены модулей. Контроллер обеспечивает удаленную загрузку в CPU любых конфигурационных файлов, прикладных программ и их исходных кодов, данных пользователя, а также системного программного обеспечения. Также допускается удаленное чтение из контроллера некоторых конфигурационных файлов. Удаленно можно произвести полную диагностику работы контроллера, состояния всех его элементов, устройств и модулей ввода/вывода, проверить текущее состояние каналов ввода/вывода и исправность модулей.
. «САУ ГРС» производитель ООО НТО «Терси-КБ» г. Саров.
«САУ ГРС» реализована на базе программируемого логического контроллера ВСЕ-5 (производства ООО НТО «Терси-КБ») предназначенного для работы в составе САУ в качестве управляющего элемента технологического контроллера. Контроллер ВСЕ-5 разработан на базе ядра ARM9 Advanced RISC Machines (Великобритания).
Характеристики контроллера ВСЕ-5:
- 32-х разрядный, 180МГц;
- SDRAM: 64Мбайт;
- SRAM:256Кбайт;
- слот для карт памяти: microSD, microSDHC;
- поддерживаемые карты памяти: до 8 Гбайт;
- часы реального времени;
- интерфейсное обеспечение: RS-232-1шт. до 115200 бит/с, RS-485 - 1шт., до 115200 бит/с, Ethernet - 2шт.;
- шина расширения PLC4: подключение до 15 блоков ввода/вывода, скорость обмена 300Кбит/с;
- протоколы приема-передачи данных:Modbus RTU, Modbus TSP, Modbus ASCII, МЭК 60870-5-101, МЭК 60870-5-104, ISO 1745, SNMP, NMEA 0183.
Структурная схема «САУ ГРС» представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Структурная схема «САУ ГРС»
Все датчики и исполнительные устройства ГРС подключаются к системе через блоки быстросъемных реле и клеммных колодок, которые обеспечивают дополнительную гальваническую изоляцию и требуемую нагрузочную способность сигналов управления и сигнализации. Реле и клеммные колодки связаны с блоками ввода/вывода технологического контроллера. Часть сигналов запорной арматуры также поступает на блоки управления кранами.