Материал: Система автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией

Рисунок 50 - Схема согласования измерительного комплекса ЕК-270

3.4.8 Схема согласования блока управления БУ-103

Передача данных о расходах газа через мобильную ГРС производится от контроллера САУ CPU-17B в блок управления БУ-103 одоризацией БАОГ по интерфейсу RS-485. Схема согласования блока управления БУ-103 представлена на рисунке 51.

Рисунок 51 - Схема согласования блока управления БУ-103

Передача данных о состоянии технологических процессов на ГРС от САУ мобильной ГРС в существующую систему телемеханики Магистраль-2 (ООО Фирма «Газприборавтоматика») производится по интерфейсу RS-485.

3.5    Разработка схемы соединений системы автоматизированного управления

Все модули серии DCS-2000 (ЗАО «Эмикон»), панель оператора, входящие в состав САУ мобильной ГРС, а также измерительный комплекс учета газа СГ-ЭК, блок управления БУ-103 системой одоризации БАОГ, приемно-контрольный прибор Сигнал-20М противопожарной системы объединены локальной информационной сетью, работающей по протоколу MODBUS (интерфейс RS-485, скорость передачи данных 115200 бод), и имеют свой логический адрес. В составе сети они работают в качестве подчиненного (SLAVE) устройства, исполняя команды ведущего (MASTER) устройства - модуля центрального процессорного устройства CPU-17B. Логические адреса модулей серии DCS-2000 устанавливаются с помощью перемычек, логические адреса блоков управления периферийных устройств устанавливаются программно в каждом устройстве. Логические адреса устройств САУ ГРС представлены в таблице 15.

Таблица15 - Логические адреса устройств САУ ГРС

Центральное процессорное устройство CPU-17B считывает данные из модулей и периферийных устройств по интерфейсу RS-485, обрабатывает полученные данные, управляет оборудованием мобильной ГРС и передает информацию на «верхний» уровень - центральная диспетчерская служба (ЦДП) через существующую систему линейной телемеханики «Магистраль-2».

Для управления мобильной ГРС непосредственно на месте используется панель оператора СП310-Р, позволяющая осуществлять просмотр архивов событий, текущих аналоговых и дискретных параметров, изменение уставок, управление оборудованием.

Спецификация оборудования, примененного для разработки САУ мобильной ГРС, приведена в таблице 16.

Таблица 16 - Спецификация оборудования САУ мобильной ГРС

Схема соединений системы автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией приведена в Приложении 1.

4.     
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

Управление запорной арматурой, системами пожарообнаружения, контроля загазованности, предотвращения доступа, одоризации производится с помощью алгоритмов САУ мобильной ГРС, с пульта оператора ГРС и удаленно - от диспетчера ЛПУ МГ по существующей системе телемеханики. Все сигналы о работе мобильной ГРС передаются из САУ по каналам существующей системы телемеханики диспетчеру ЛПУ МГ.

Описание алгоритмов работы САУ мобильной ГРС:

.        Аварийный останов ГРС со стравливанием газа (АОс ГРС) - предусматривается при сигнале «Пожар» в помещении мобильной ГРС.

- включается аварийная сигнализация САУ ГРС;

происходит запись в журнал событий в САУ ГРС;

- закрывается входной кран ГРС;

закрывается выходной кран ГРС;

при условии подтверждения закрытия кранов входа и выхода ГРС открывается кран свечной кран;

.        Аварийный останов ГРС без стравливания газа (АОб ГРС) - предусматривается при сигнале «Рвх низкое аварийное».

происходит запись в журнал событий в САУ ГРС;

закрывается входной кран ГРС;

закрывается выходной кран ГРС;

.        Сигнал «Загазованность 1 порог».

включается предупредительная сигнализация САУ ГРС;

при отсутствии сигнала пожар включаются вытяжные вентиляторы;

происходит запись в журнал событий в САУ ГРС;

.        Сигнал «Загазованность 2 порог».

включается аварийная сигнализация САУ ГРС;

при отсутствии сигнала пожар включаются вытяжные вентиляторы;

происходит запись в журнал событий в САУ ГРС;

.        Сигнал «Рвх низкое предупредительная».

включается предупредительная сигнализация САУ ГРС;

происходит запись в журнал событий в САУ ГРС;

.        Сигнал «Рвых низкое предупредительная».

включается предупредительная сигнализация САУ ГРС;

происходит запись в журнал событий в САУ ГРС;

.        Сигнал «Рвых низкое аварийная».

включается аварийная сигнализация САУ ГРС;

происходит запись в журнал событий в САУ ГРС;

если сигнал «Рвых низкое аварийная» не пропадает в течение 10 секунд, производится закрытие кранов основной и резервной ниток редуцирования;

закрывается кран на выходе ГРС;

.        Сигнал «Рвых высокое предупредительная».

включается предупредительная сигнализация САУ ГРС;

происходит запись в журнал событий в САУ ГРС;

если сигнал «Рвых высокое предупредительная» не пропадает в течение 10 секунд, производится закрытие крана основной нитки редуцирования;

.        Сигнал «Рвых высокое аварийная».

включается аварийная сигнализация САУ ГРС;

происходит запись в журнал событий в САУ ГРС;

если сигнал «Рвых высокое аварийная» не пропадает в течение 10 секунд, производится закрытие крана резервной нитки редуцирования;

закрывается кран на выходе ГРС;

4.1 Разработка подпрограмм обслуживания датчиков и формата, получаемых данных

Для программирования контроллера CPU-17B, являющегося ядром системы управления мобильной газораспределительной станции и входящего в линейку контроллеров серии DCS-2000, выпускаемой фирмой ЗАО «ЭМИКОН» применяется система программирования CONT-Designer, которая базируется на пользовательском языке CONT, также разработанным этой компанией.

Язык программирования CONT является проблемно-ориентированным языком, т.е. содержит специальные операторы и структуры данных, отражающие специфику задач управления технологическими процессами. Язык CONT, являясь текстовым языком высокого уровня, как и стандартный язык программирования структурированного текста, превосходит его по наглядности представления программ, гибкости и простоте в использовании. Благодаря применению инструкций на русском языке, а также широкому использованию внутренних и внешних комментариев, обеспечивается наглядное представление программ, а также удобство их модификации и отладки. В отличие от графических языков, в языке CONT отсутствуют ограничения на число ветвлений и циклов, сложность логических и арифметических вычислений. В этом языке имеется возможность использования различных типов операций, что позволяет составлять сложные выражения, наглядность записи которых обеспечивается внутренними комментариями, располагающимися между операндами и логическими операциями.

Особенностями реализации языка программирования CONT являются:

-       обеспечение надежной работы технологических программ за счет наличия механизмов реакции на исключительные ситуации (например, временное пропадание питания контроллера), а также блокировки дискретных выходов до их инициализации;

-       наличие развитого механизма прерываний обычного хода выполнения программы, что позволяет оперативно реагировать на те или иные события и выделять в программе задачи, различающиеся по приоритетам.

Язык программирования CONT реализован как компилируемый, поэтому обеспечивается высокая скорость выполнения технологических программ и не требуется высокопроизводительных процессоров.

Для удобства работы в операционной системе Windows применяется система программирования CONT-Designer, включающая интегрированную среду, состоящую из редактора, компилятора, средств удаленной загрузки и отладки программ, а также библиотеки функций, наиболее часто используемых в технологических программах. Система программирования CONT-Designer обеспечивает расширяемость функциональных возможностей языка программирования CONT за счет предоставления возможности создания собственных функций для дальнейшего их использования в программе. Одним из главных достоинств системы программирования CONT-Designer является уменьшение трудоемкости процесса написания программ, а также вероятности допущения ошибок на этом этапе.

Для написания основной управляющей программы в данной работе использована система программирования CONT- Designer версия 2.25. Блок-схема основной программы, управляющей работой центрального процессорного устройства CPU-17B, являющегося центром управления САУ мобильной ГРС, представлена на рисунке 52.

Рисунок 52 - Блок-схема основной программы управления САУ ГРС

Блок-схемы подпрограмм обслуживания датчиков и формата получаемых данных представлены на рисунках 53-55.

Рисунок 53 - Блок-схема подпрограммы «Контроль и управление кранами»

Рисунок 53 - Блок-схема подпрограммы «Обработка аналоговых сигналов»

Рисунок 54 - Блок-схема подпрограммы «Защита по понижению входного давления»

Рисунок 55 - Блок-схема подпрограммы «Противопожарная защита»

Рисунок 56 - Блок-схема подпрограммы «Контроль и защита от загазованности»

4.2 Отладка разработанного программного обеспечения

После написания текста основной программы (файл с расширением .con) и программных модулей (файлы с расширениями .c01, c02, c03, c04, c05) произведена компиляция программного обеспечения. В процессе компиляции сгенерированы исполняемые файлы с расширением (.b01, b02, b03, b04, b05), окно редактора переключается в режим просмотра текста программы (без возможности редактирования). По окончании процесса компиляции управляющей программы в правой части строки состояния окна «Интегрированной системы разработки прикладного программного обеспечения CONT-Designer for Windows» появляется сообщение «Программа готова к загрузке в контроллер», рисунок 57.

Рисунок 57 - Результат компиляции программы

Перед началом загрузки программы в контроллер необходимо убедиться в правильности настроек обмена данными с контроллером CPU-17B и нахождении его в режиме «Отладка». Для перевода контролера CPU-17B в режим «Отладка» необходимо подать питание на контроллер при нажатой кнопке «J/D». После загрузки исполняемых файлов в контроллер происходит инициализация выполнения программы, во время которой операционная система настраивается на выполнение первой команды программы.

Рисунок 58 - Окно настроек соединения с контроллером CPU-17B

После этого становятся доступными следующие возможности символьного отладчика:

-       непрерывное выполнение программы;

-       выполнение программ в пошаговом режиме (при этом за каждый шаг выполняются команды, расположенные на текущей строке);

-       выполнение программы до строки, помеченной курсором;

-       задание контрольных точек останова (точкой останова считается первая команда, находящаяся в выбранной строке);

-       выполнение программы с остановом на контрольных точках;