СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИЕЙ

Полезная модель относится к области автоматизации управления технологическими процессами и может быть применена на газораспределительных станциях и установках подготовки топливного и пускового газа компрессорных станций магистральных газопроводов.
Известна система автоматизированного управления для газораспределительной станции (Колотовский А.Н, Волошин A.M., Клищевская В.М., Зарецкий Я.В., Серазетдинов Ф.Ш. Система автоматического управления типового ряда АГРС «Исток» // Газовая промышленность. 2007. №2), состоящая из контроллера, аналого-цифровых и цифровых преобразователей, блоков питания, буквенно-цифрового дисплея и клавиатуры.
К недостаткам системы можно отнести то, что применяемый дисплей не позволяет обеспечить полную визуализацию процесса, что приводит к необходимости установки дополнительного автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера, обладающего низкой надежностью.
Наиболее близким техническим решением является система управления газораспределительной станцией (Шкаф контроля и управления газораспределительной станцией ШКУ ГРС. Руководство по эксплуатации. ШКУ-00.000.00-01 РЭ), состоящего из микропроцессорного контроллера, включающего процессорную плату, модули ввода аналоговых и дискретных сигналов и модули вывода дискретных сигналов, локальный графический дисплей с сенсорной клавиатурой, реле и блоков питания. С помощью модулей вывода дискретных сигналов, осуществляется подача тока на цепи управления кранами, подключенных к соленоидам электропневматического узла управления кранами, расположенных на площадке газораспределительной станции на расстоянии до 100 м. Модули ввода и вывода соединены с процессорной платой посредством контроллерной шины и располагаются в едином конструктиве в шкафу контроля и управления.
К недостаткам вышеописанной системы управления можно отнести ее низкую надежность из-за отсутствия контроля целостности цепей управления кранами, а также большой расход кабельной продукции из-за удаленности электропневматических узлов управления кранами от шкафа контроля и управления на расстояние до 100 м.
Полезная модель решает задачу повышения надежности системы управления газораспределительной станцией, обеспечивая контроль целостности цепей управления кранами, кроме того, снижаются экономические затраты за счет возможности размещения устройств управления кранами вблизи электропневматических узлов управления кранами, что позволяет снизить потребность в кабельной продукции.
Для получения необходимого технического эффекта в известной системе автоматизированного управления газораспределительной станцией, состоящей из контроллера, модулей ввода аналоговых сигналов, модулей ввода дискретных сигналов, модулей вывода дискретных сигналов, преобразователей интерфейса, графического дисплея, цепи управления кранами, подключенные к соленоидам электропневматического узла управления кранами, цепи сигнализации положения кранов, предлагается систему дополнительно оснастить связанным с контроллером по интерфейсному каналу устройством для управления кранами, включающим блок управления, связанную с ним схему генерирования тестирующего тока, соединенную с цепями управления кранами, и реле, соединенные с блоком управления для осуществления команды подачи тестирующего тока на цепи управления кранами, кроме того, блок управления предлагается связать с цепями сигнализации положения кранов.
Предлагаемая система управления построена по функционально-модульному принципу.
На прилагаемых к описанию графических материалах изображено:
на фиг.1 - общая структурная схема построения предлагаемой системы автоматизированного управления газораспределительной станцией;
на фиг.2 - структурная схема устройства для управления кранами.
На схемах приняты следующие обозначения:
1 - микропроцессорный контроллер; 2 - процессорная плата; 3 - плата ввода-вывода аналоговых сигналов; 4 - платы ввода-вывода дискретных сигналов; 5 - плата интерфейсных портов; 6 - модуль ввода аналоговых сигналов; 7 - датчики; 8 - устройство управления кранами; 9 - электропневматический узел управления кранами; 10 - модуль вывода дискретных сигналов; 11 - исполнительные механизмы; 12 - модуль ввода дискретных сигналов и сигналов от цепей сигнализации положения кранов; 13 - преобразователи интерфейсов; 14 - плата диодов; 15 - стабилизированные источники питания; 16 - панель оператора; 17 - автоматизированное рабочее место оператора; 18 - источники дискретных сигналов; 19 - основной блок питания; 20 - резервный блок питания; 21 - смежные блоки управления оборудованием газораспределительной станции; 22 - цепи управления кранами; 23 - цепи сигнализации положения кранов; 24 - схема генерирования тока; 25 - реле; 26 - блок управления устройства управления кранами; 27 - соленоиды электропневматических узлов; 28 - концевые выключатели.
Основным элементом системы автоматического управления является микропроцессорный контроллер 1, состоящий из объединенных в каркасе посредством пассивной шины ISA, процессорной платы 2, платы 3 ввода-вывода аналоговых сигналов, плат 4 ввода-вывода дискретных сигналов, платы 5 интерфейсных портов. В плате 3 ввода-вывода производится преобразование в цифровой код сигналов, поступающих от модулей 6, обеспечивающих нормализацию, преобразование в пропорциональное напряжение от 0 до 5 В и поканальную гальваническую развязку аналоговых сигналов от датчиков 7 с унифицированными выходными сигналами. Электропневматические узлы 9 управления кранами подключены к устройствам 8 управления кранами, каждое из которых включает плату с установленным на ней блоком управления 26, к которому подключены цепи 23 сигнализации положения кранов от концевых выключателей 28 электропневматических узлов управления 9, реле 25 для подачи тока на соленоиды 27 электропневматических узлов по цепям 22 управления кранами и схема 24 генерирования тока, обеспечивающая подачу малого тока через соленоиды для контроля их целостности.
Остальные исполнительные механизмы 11 управляются с помощью модулей вывода дискретных сигналов 10. Входные дискретные сигналы от источников 18 (от устройств и датчиков) поступают в модуль дискретного ввода 12, обеспечивающего поканальную гальваническую развязку. Устройство управления кранами 8, модули ввода 12 и модули вывода 10 дискретных сигналов подключаются к плате 4 ввода-вывода дискретных сигналов контроллера 1. Микропроцессорное оборудование газораспределительной станции сторонних производителей интегрируется в систему по интерфейсам RS-485, RS-232, RS-422, путем подключения к плате интерфейсных портов 5 через изоляторы и преобразователи интерфейсов 13. Электропитание элементов системы обеспечивается от двух вводов питания, один из которых является основным 19, а второй резервным 20, переключение между которыми обеспечивается платой 14. Подача электропитания на функциональные элементы системы осуществляется от стабилизированных источников питания 15. К процессорной плате по сети Ethernet подключается панель оператора 16, установленная на лицевой панели шкафа автоматики газораспределительной станции, и автоматизированное рабочее место оператора 17, размещаемое на расстоянии до 1200 м от шкафа автоматики, которые обеспечивают контроль и управление газораспределительной станцией, а так же конфигурирование входных и выходных каналов системы автоматизированного управления без изменения программного обеспечения контроллера.
Пример работы предлагаемой системы автоматизированного управления газораспределительной станцией.
Устройство 8 управления кранами устанавливается во взрывозащищенной коробке в непосредственной близости от электропневматических узлов 9 управления кранами. К устройству 8 подключаются цепи 22 управления кранами и цепи 23 сигнализации положения кранов. В процессе работы устройство 8 определяет положение кранов, используя сигналы, поступающие по цепям сигнализации 23 от концевых выключателей 28 электропневматических узлов управления 9. Устройство 8 контролирует целостность цепей управления, пропуская через соленоиды 27 электропневматических узлов 9 тестирующий ток, недостаточный для срабатывания соленоидов. Анализируя величину тока, устройство диагностирует обрыв или короткое замыкание в цепи управления краном. Информация о положении кранов и диагностическая информация передается по интерфейсному каналу в микропроцессорный контроллер 1 на расстояние до 1200 м. Команды на управление кранами формируются по алгоритмам в микропроцессорном контроллере 1 или вводятся с панели оператора 16 или с автоматизированного рабочего места оператора 17 и передаются в устройство 8 по интерфейсному каналу.
Применение предлагаемой полезной модели позволяет получить надежность системы, а устройство для управления кранами, расположенное в непосредственной близости от электропневматических узлов управления кранами, позволяет экономить кабельную продукции, а кроме того, улучшает условия труда персонала, т.к. информация о положении кранов и диагностическая информация передается по интерфейсному каналу в микропроцессорный контроллер на расстояние до 1200 м.
Повышение эффективности системы автоматизированного управления достигается также и за счет возможности конфигурирования входных и выходных каналов без вмешательства в программное обеспечение, используя функцию конфигурирования, реализованную на панели оператора и автоматизированном рабочем месте оператора.