Разработка автоматизированной системы транспортировки газа линейно-производственного управления магистральных газопроводов

УДК 004: 005.936.3

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГАЗА ЛИНЕЙНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

Н.А. Лучкин, А.Г. Янишевская

В данной статье рассматривается автоматизированная система линейно-производственного управления магистральными газопроводами. Отмечены особенности данной системы и приведена общая структура взаимодействия элементов системы автоматизации технологических процессов

Ключевые слова: автоматизация процессов, система управления

Современная автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) представляет собой многоуровневую человекомашинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения. Концепция SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition -диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса.

SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими процессами.

Решающую роль в выборе АСУТП определяет операционная система (ОС) реального времени. Выбор операционной системы зависит от жесткости требований реального времени. Для задач, решаемых с помощью системы управления технологическими процессами, в настоящее время применяются операционные системы реального времени (детерминированные), например OS-9, QNX, VxWorks.

В данной работе используется операционная система QNX являющаяся одной из наиболее широко используемых систем реального времени. QNX является высокопроизводительной сетевой операционной системой реального времени, специально разработанной для систем управления процессами. Гарантирует время реакции в пределах от нескольких десятков микросекунд до нескольких миллисекунд (в зависимости от быстродействия ПЭВМ и версии QNX). Кроме того, высокая эффективность QNX в задачах управления в

Лучкин Николай Анатольевич - ОмГТУ, аспирант, тел. (3812) 65-24-79

Янишевская Анна Генриховна - ОмГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (3812) 65-24-79, E-mail: anna-yanish@mail.ru

реальном времени обеспечивается такими свойствами, как, многозадачность, встроенными в ядро системы сетевыми возможностями, гибкое управление прерываниями и приоритетами, возможность выполнения задач в защищенном и фоновом режимах. Операционная система QNX нашла применение, как на нижнем уровне АСУТП (ОС для контроллеров), так и на верхнем уровне (ОС для программного обеспечения SCADA).

В предлагаемой АСУТП осуществляется мониторинг и управление за основными объектами транспорта газа (рис.1), к которым относятся: компрессорная станция (КС) /цех;

газоперекачивающие агрегаты; удаленные технологические объекты КС;

газораспределительные станции; подземные хранилища газа; узлы учета газа; линейные крановые площадки.

Рис.1 Основные объекты автоматизации транспорта газа: УКПГ- устройство комплексной подготовки газа; КС- компрессорная станция; ГРС-газораспределительная станция; ПХГ - подземное хранилище газа

Задачами в данной 8САБА-системе являются: сбор и архивация данных, поступающих от программируемых логических контроллеров (ПЛК) и других устройств нижнего уровня (датчики и исполнительные механизмы); мониторинг параметров; выдача сигналов тревог или иных сообщений; визуализация процесса или

осуществление человеко-машинного интерфейса (HMI) для контроля технологического процесса диспетчера; анализ накопленных данных или их передача в системы более высокого уровня. SCADA системы, построенные на базе операционных систем общего назначения, которые выполняют эти задачи при относительно небольшом количестве контролируемых параметров в базе данных. Если их число превышает несколько десятков тысяч, времени операционной системе общего назначения становятся большими и поступающие данные не успевают обрабатываться. Особенно заметно это становится в нештатных ситуациях, когда возникает большое количество тревог, объясняется тем, что поступающие данные не успевают обрабатываться. Благодаря наличию в QNX сетевой системы реального времени, часть обработки данных в реальном времени может осуществляться не только в контроллере, который не обладает высокой производительностью, а в системе верхнего уровня. Преимущество такого решения состоит в том, что оно может совмещать в себе функциональность SCADA и DCS (Distributed Control Systems -распределенные системы управления - РСУ).

Востребованность данной системы состоит в том, что она является системой критического назначения для автоматизации технологических процессов с высокими требованиями к производительности, отказоустойчивости и безопасности, а также множеством стандартных драйверов, позволяющих интегрировать удалённые терминалы (RTU) и программируемые логические контроллеры (PLC).

Возможность горячего перехода на резервный сервер в случае сбоя оборудования по причине сложных технологических процессов

круглосуточных циклов, для которых недопустимы простои из-за сбоев системы управления.

Решение АСУТП на платформе QNX

обеспечивает: надежность и устойчивость; режим жесткого реального времени; достоверная и оперативная информация о состоянии

производственного процесса; работа с широким спектром стандартных полевых устройств; поддержка стандартов ОРС и Internet; поддержка промышленных протоколов.

Эффективность предлагаемой системы достигается за счет: повышения оперативности управления; обеспечения информационной

прозрачности производственной деятельности;

повышения эффективности работы предприятия; повышения производительности труда и снижения затрат на обслуживание оборудования; улучшения эксплуатационных показателей; уменьшения парка традиционных приборов и оборудования;

повышения эффективности сбора, обработки, хранения и передачи информации; повышения уровня безопасности и безаварийности технологических процессов.

Разработанная SCADA-система не включает в себя вопросы в сфере безопасности газовой

промышленности, но, несмотря на это SCADA-система может обеспечить быструю индикацию непредвиденных опасных ситуаций, что является основным фактором в общей работоспособности газотранспортной системы в целом.

Литература

1. Царегородцев А.В. Теория построения иерархических информационно-управляющих систем. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 2004, 217 с.

Рис.2. Интегрированная система управления предприятием

Омский государственный технический университет

DEVELOPMENT OF AN AUTOMATED SYSTEM TO TRANSPORT GAS LINEARLY-PRODUCTION CONTROL GAS PIPELINE N.A. Luchkin, A.G. Janishevskaya

This article discusses the automated system for line-production department of pipelines. Were noted features of the system and shows the general structure of the interaction of elements of process automation

Key words: process automation, control system