Система автоматического управления газораспределительной станцией

САУ ГРС предназначена для автоматизации управления одно- или двухниточными газораспределительными станциями различной производительности.

 

Основные функции:

  • полностью автоматическое управление;
  • дистанционное управление  исполнительными механизмами с удалённого АРМ  оператора;
  • дистанционное ручное и дистанционное автоматическое управление исполнительными механизмами от панельного АРМ  оператора, встроенного в шкаф САУ;
  • выполнение функций КП телемеханики в системе телемеханики «Магистраль-2».

 

Основные решаемые задачи:

  • автоматическая передача на АРМ оператора аварийных и предупредительных сигналов, их регистрация;
  • изменение предупредительных и аварийных уставок со встроенного и удалённого АРМ  оператора ;
  • управление вытяжной вентиляцией, аварийной световой и звуковой сигнализацией;
  • контроль исправности всех исполнительных механизмов технологического оборудования, непрерывная самодиагностика работоспособности всех модулей системы,  блоков питания.

 

Технические характеристики:

  • встроенный АРМ оператора (панельный компьютер) 15 дюймов с сенсорным экраном и кнопки открытия/закрытия кранов в ручном режиме на двери шкафа;
  • до 32 аналоговых входных сигналов (термопреобразователи сопротивлений ТСМ, ТСП                   с градуировками по ГОСТ 6651; постоянный ток (0-5), (0-20), (4-20) мА; постоянное напряжение от ± 15 мВ до 550 В; переменное напряжение от 200 мВ до 600 В; частотные сигналы от (0-500) Гц до (0-100) кГц); в том числе сигналы от ТСМ,ТСП и датчиков давления с искробезопасными входными цепями уровня «ia» по ГОСТ Р 51330.10-99;
  • до 112 дискретных низковольтных (24 В) входных сигнала, в т.ч. 16 дифференциальных и             4 групп с одним общим (по 16 сигналов «сухой контакт»); в том числе искробезопасные дискретные входы с искробезопасной цепью уровня «ib» по ГОСТ Р 51330.10-99;
  • до 16 низкочастотных число-импульсных (счётных) входов с частотой следования импульсов до 25 Гц;
  • до 48 выходных дискретных сигнала (транзистор с открытым коллектором =30 В, 100 мА; электромеханические реле с переключающим контактом (~220 В или =30 В, 6 А) или оптореле (~220 В, 2 А или =24 В, 2 А);
  • до 2 импульсных выходных сигналов (импульс определённой длительности, выдаваемый в соответствии с алгоритмом управления);
  • до 4 аналоговых выходных сигнала (0-20), (4-20) мА или (0-10), (0-5) В;
  • цикл опроса и управления по дискретным сигналам – 100 мс( по аналоговым сигналам – 1 с);
  • потребляемая мощность не более 300 Вт.

 

Состав и конструктивное исполнение.

  1. Шкаф САУ ГРС со встроенным панельным АРМ оператора габаритами (в×ш×г) — 2200××400 мм;
  2. Удалённый АРМ оператора (настольный компьютер в промышленном исполнении – системный блок, клавиатура,мышь, акустические колонки) – по требованию заказчика;
  3. Агрегат бесперебойного питания АБП1300-ОО-24/220 с габаритами (в×ш×г)           440×530×500 мм — по требованию заказчика; выходная мощность 1300 Вт.
  4. 2 шт. АКБ DJM 12200 (12 В, 200 А*ч) с габаритами (в×ш×г)  224×522×240 мм  по требованию заказчика;
  5. Блок стабилизированных выходов постоянного тока БСВПТ-1 с габаритами (в×ш×г) 500×400×150 мм  по требованию заказчика; обеспечивает гальванически изолированное питание =24В, 350 Вт и =110В, 100 Вт от выхода =24В АБП для питания кранов и приборов автоматики ГРС. 
  6. Ящик-подставка для АБП и установки АКБ с габаритами (в×ш×г)  300×540×500 мм                по требованию заказчика.
  7. Шкаф для установки АКБ DJM 12200 с габаритами (в×ш×г)  615х455x660 мм  по требованию заказчика.

 

Структурная схема САУ ГРС

Структурная схема САУ ГРС приведена на рисунке 1. Основное оборудование САУ ГРС размещено в шкафу САУ, устанавливаемого в помещении операторной ГРС. Дополнительно в помещении операторной устанавливаются АБП и АКБ, обеспечивающие бесперебойное питание шкафа САУ и приборов автоматики ГРС (при необходимости). Удалённый ПК АРМ, представляющий из себя настольный компьютер в промышленном исполнении, устанавливается в доме оператора (либо в отдельно стоящем помещении операторной ГРС) при удалении дома оператора от ГРС не более 1,2 км и при наличии возможности проложить кабель интерфейса RS-485. Удалённый ПК АРМ позволяет дистанционно контролировать состояние технологического оборудования ГРС и управлять режимами работы ГРС, в том числе запорной арматурой (кранами). Схема САУ ГРС.

 

Структурная схема САУ ГРС

 

Система электропитания шкафа САУ (СЭ) включает в себя блоки питания, блоки резервирования питания, преобразователи постоянного напряжения в постоянное (DC-DC) и обеспечивает питание устройств САУ ГРС напряжениями постоянного тока с необходимым номинальным значением и мощностью.

 

Основным элементом шкафа САУ, выполняющим программу управления, является промышленный контроллер управляющий (ПКУ). ПКУ представляет собой специализированный компьютер в промышленном исполнении, в состав которого входят одноплатный компьютер, адаптеры дискретного ввода-вывода и последовательных интерфейсов. Все платы установлены в специализированном корпусе в слоты шины ISA. ПКУ имеет 32 дискретных входа (DI) и 32 дискретных выхода (DO), от 4 до 6 портов интерфейса RS-485 и RS-232. Дискретные сигналы от датчиков, установленных во взрывоопасных зонах ГРС, подключаются через барьеры искрозащиты (БИ). Выходные дискретные сигналы ПКУ усиливаются для согласования с исполнительными устройствами (ИУ) блоками выходных реле (БВР). В шкафу САУ установлено четыре 8-канальных БВР. При необходимости размножения выходных дискретных сигналов на разные ИУ, в аппаратуру телемеханики (ТМ) или устройство дистанционного контроля и сигнализации в доме оператора (УДКС), сигналы с выходов БВР распараллеливаются посредством дополнительных выходных реле. Ручное управление (РУ) запорной арматурой (кранами) реализовано с помощью механических кнопок управления на двери шкафа и дополнительных выходных реле.

 

Для измерения аналоговых входных сигналов (AI) к ПКУ по линии интерфейса RS-485 подключены внешние модули аналоговых, дискретных и число-импульсных (счётных) входов (до 4-х модулей, далее - МВх). Каждый модуль имеет 8 аналоговых входов, 2 из 4-х модулей имеют дополнительно 24 дискретных входа. Из этих 24 дискретных входов модуля 8 могут использоваться в качестве число-импульсных. Аналоговые сигналы с основными диапазонами измерения, подключаются непосредственно ко входам модулей, сигналы с дополнительными диапазонами измерений  подключаются через дополнительные одноканальные измерительные преобразователи (ИП).

 

Аналоговые выходные сигналы (AO) формируются внешним модулем аналоговых выходов (МВых), подключенным к ПКУ по той же линии  интерфейса RS-485, что и модули аналоговых, дискретных и число-импульсных входов. Модуль имеет 2 гальванически изолированных аналоговых выхода. 

 

Встроенный ПК АРМ установлен в двери шкафа САУ и предназначен для локального (от шкафа САУ) контроля состояния технологического оборудования ГРС и управления режимами работы ГРС, в том числе запорной арматурой (кранами). Функции удалённого и встроенного ПК АРМ полностью идентичны. Встроенный ПК АРМ подключен к ПКУ по  линии  интерфейса RS-232, удалённый ПК АРМ подключается к ПКУ по линии  интерфейса RS-485.

 

Вычислители расхода газа (ВР) подключаются к ПКУ по отдельной линии интерфейса RS-485 (или RS-232 при подключении только одного ВР, удалённого от шкафа САУ не более чем на 15 м).

ПРИНЦИП РАБОТЫ САУ ГРС
Принцип работы САУ ГРС – циклическое выполнение программы управления в соответствии с заданными алгоритмами в режиме реального времени.

 

Режимы управления:

  • выполнение автоматических программ управления в аварийных ситуациях;
  • управление кранами;
  • опрос вычислителей расхода газа по интерфейсу, вычисление суммарного расхода газа и управление системой одоризации газа;
  • сбор, обработку и архивирование  данных;
  • отображение графической информации о технологическом процессе и фактическом состоянии технологического оборудования на встроенном и удалённом АРМ  оператора;
  • взаимодействие с системой охранной сигнализации;
  • взаимодействие с системой пожарной сигнализации;
  • взаимодействие с системой телемеханики и устройствами дистанционного контроля в доме оператора;
  • передача информации на верхний уровень информационно-управляющей системы по линиям интерфейса, телефонным линиям или по радиоканалу;
  • обеспечение бесперебойного питания САУ ГРС и приборов автоматики при пропадании сетевого напряжения от агрегата бесперебойного питания с использованием аккумуляторных батарей большой ёмкости в течение длительного времени (до 24 ч).

ПКУ в соответствии с хранящейся в нем программой управления, производит циклический опрос дискретных входных сигналов, а также аналоговых, дискретных, число-импульсных параметров от МВх по интерфейсу RS-485. Также циклически опрашиваются значения расходов по интерфейсу от ВР и принимаются команды управления от ПК АРМ. В этом же цикле производится логическая и арифметическая обработка полученных данных и изменяется состояние выходных сигналов. При этом алгоритмы различных защит технологического оборудования ГРС также выполняются в ПКУ. Цикл выполнения программы управления равен 100 мс.

 

С таким же циклом производится выдача измеренных и расчетных значений параметров по линиям интерфейса в ПК АРМ. ПК АРМ отображает параметры работы ГРС в различных формах представления (список, тренды, мнемосхемы), формирует предупредительные и аварийные сообщения оператору. Также ПК АРМ запоминает значения параметров в базе данных и обеспечивает возможность просмотра, распечатки и перезаписи на внешний носитель всей архивной информации.

 

Аппаратура и программное обеспечение САУ ГРС

В САУ ГРС используется промышленная аппаратура ведущих мировых и российских  производителей, а также аппаратура собственной разработки ЗАО НПП «ЭИС»:

  • блоки питания, инверторы и DC-DC-преобразователи –фирм MEANWELL, CHINFA;
  • дисплеи, встраиваемые, панельные и одноплатные компьютеры – фирм IEI Technology Corp., ICOP Technology Co. Ltd., AVALUE Technology Inc.;
  • адаптеры дискретного ввода-вывода и модули аналоговых выходов - фирмы ICP DAS Corp., Ltd.;
  • адаптеры интерфейсов  - фирмы Moxa Technologies Co., Ltd.;
  • цифровые таймеры – фирмы OMRON Corporation;
  • барьеры искрозащиты – фирм ЗАО «Мидаус» и ЗАО “Альбатрос”;
  • модули аналоговых, дискретных и число-импульсных (счётных) входов; блоки выходных реле и измерительные преобразователи - ЗАО НПП «ЭИС»;
  • клеммные колодки – фирмы Wieland Electric GmbH;
  • реле – фирмы FINDER S.p.A;
  • шкафы – фирмы Rittal GmbH&Co.KG.

 

Программное обеспечение (ПО) САУ ГРС разработано на основе ПО для систем управления газокомпрессорными агрегатами (САУ ГПА, ЗАО НПП «ЭИС» имеет 7-летний опыт разработки САУ ГПА) и включает в себя ПО ПКУ (программа управления) и ПО «АРМ оператора» (устанавливается на ПК АРМ). САУ ГРС поставляется с установленным и отлаженным ПО. Окончательная настройка ПО для конкретной ГРС производится специалистами ЗАО НПП «ЭИС» при пуско-наладочных работах.