СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИЕЙ МАЛОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Полезная модель относится к устройствам автоматизированного управления газораспределительной станцией малой производительности и предназначена для контроля, автоматического управления и защиты оборудования газораспределительных станций с централизованной или периодической формой обслуживания.
Известна автоматизированная система управления технологическими процессами распределения газа (Информационно-измерительная система ЛОГИКА. М:, Госреестр средств измерений, peг. №20630-00, Сертификат №9206 от 12.01.2001), содержащая блок цифровых корректоров газа, установленных на объектах контроля и соединенных через канал связи и центральное вычислительное устройство с автоматизированными рабочими местами операторов и диспетчера, оснащенных персональными компьютерами, причем центральное вычислительное устройство содержит сервер, модуль управления системой, модуль опроса корректоров, модуль отображения результатов опроса, каждый из которых соединен через процессор с автоматизированными рабочими местами операторов и диспетчера.
При этом цифровые корректоры газа выполнены по стандарту СПГ 761 и содержат средства измерения параметров газа в газопроводе (датчики давления, расхода и температуры газа) и исполнительное устройство (электромеханическое устройство регулировки проходного сечения газопровода: электромагнитный клапан; реверсивный двигатель), соединенные через коммуникационный контроллер с кабельной и/или модемными линиями канала связи.
Недостатком известной системы являются недостаточные функциональные возможности, а именно:
- система предназначена для управления технологическими процессами распределения газа на одном предприятии (потребители, использующие приборы СП ЛОГИКА, территориально разнесены на расстояние не более единиц км);
- система обеспечивает работу только с приборами СП ЛОГИКА;
- общее число элементов системы не может превышать 30 объектов;
- система обеспечивает только отображение информации, обработка информации для принятия рационального решения оператором (диспетчером) отсутствует;
- информация хранится непосредственно в памяти корректора ограниченное время и при выходе из строя прибора или канала связи происходит потеря информации, не предусмотрена возможность создания электронного архива;
- отсутствует возможность автоматического формирования электронных документов.
Известна принятая в качестве прототипа автоматизированная система управления технологическими процессами распределения газа, содержащая блок корректоров газа, установленных на объектах контроля и соединенных через канал связи и центральное вычислительное устройство с автоматизированными рабочими местами операторов и диспетчера, оснащенных персональными компьютерами, причем центральное вычислительное устройство содержит сервер, модуль управления системой, модуль опроса корректоров, модуль отображения результатов опроса, каждый из которых соединен через процессор с автоматизированными рабочими местами операторов и диспетчера, рабочее место диспетчера
дополнительно оснащено принтером отчетных форм и принтером аварийных сообщений, центральное вычислительное устройство дополнительно содержит блок адаптеров, модуль аварийных сообщений, модуль управления связью, соединенных с процессором, причем сигнальный выход модуля обработки результатов опроса соединен с входом сетевого принтера отчетных форм, сигнальный выход модуля аварийных сообщений - с сетевым принтером аварийных сообщений, а сигнальный выход модуля управления связью с управляющим входом блока адаптеров центрального вычислительного устройства (RU №46871, G06F 17/60. опубл. 2005.07.27).
Недостатком данной системы является сложность ее исполнения, обусловленная одновременным решением нескольких функциональных задач и корректировкой управляющих сигналов для исполнительных механизмов при отклонении параметров контроля от установленных в качестве нормы показателей.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания автоматизированной системы, конструкция которой позволяет устранить указанные выше технические недостатки, и, тем самым, повысить надежность самой системы в части контроля за работой исполнительных механизмов и обеспечения возможности дистанционного управления.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания АСУ ГРС для автоматизации технологических процессов, связанных с поставкой газа потребителю.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении надежности системы за счет построения ее на базе распределенных микропроцессорных систем управления и сбора данных.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе автоматизированной системе управления газораспределительной станцией малой производительности, содержащей датчики и исполнительные устройства узлов редуцировании газа, установленные на объектах контроля и соединенные через канал связи с центральным вычислительным устройством, с которым связаны блок печати, блок GSM связи и компьютеризированное рабочее место оператора,
центральное вычислительное устройство содержит модуль управления системой, модуль обработки данных, получаемых от датчиков, модуль управления исполнительными устройствами узлов редуцирования на основании данных, получаемых из блока обработки данных,
исполнительные устройства узла редуцирования газа, установленные на объектах контроля, соединены с выполненным в виде центрального контроллера центральным вычислительным устройством через шину, к которой подключены контроллеры ввода/вывода, связанные с датчиками, и которая выполнена с возможностью подключения дополнительных контроллеров ввода/вывода по последовательному каналу,
центральный контроллер связан с системой линейной телемеханики, при этом центральный контроллер, контроллеры ввода/вывода, связанные с датчиками, установлены в одном электрошкафу или в разных электрошкафах в зоне расположения объектов контроля.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 представлена блок-схема автоматизированной системы управления газораспределительной станцией малой производительности.
В рамках настоящей полезной модели рассматривается система автоматизированного управления газораспределительной станцией (ГРС) малой производительности (далее - САУ ГРС), предназначенной для контроля, автоматического управления и защиты оборудования газораспределительных станций с централизованной или периодической формой обслуживания.
САУ ГРС строится на базе открытого промышленного протокола Modbus RTU, выполняет считывание расхода газа с расходомеров газа FloBoss, TeleFlow, с последующей передачей информации на верхний уровень, интегрируется в системы телемеханики поддерживающими протокол обмена Modbus RTU (СЛТМ СК М и др.), а также имеет двунаправленный информационный стык с другими автономными системами, поддерживающими протокол обмена Modbus RTU.
САУ ГРС обеспечивает реализацию следующих основных функций:
- Телеизмерения технологических параметров;
- Телесигнализация состояния кранов и исполнительных механизмов;
- Аварийно-предупредительная сигнализация (по давлению газа на входе и выходе ГРС, температуре, загазованности и т.д.);
- Дистанционное управление кранами, исполнительными механизмами;
- Автоматическая защита потребителя от превышения/понижения давления;
- Отображение информации по телеизмерениям и телесигнализации на панели оператора;
- Дистанционная передача информации о состоянии ГРС в дом оператора через GSM-модем;
- Передача информации на «верхний» уровень, а также прием и обеспечение выполнения команд от «верхнего» уровня;
- Взаимодействие (сигнализация состояния и режимов работы оборудования, выдача необходимых параметров, выдача команд управления, чтение параметров с последующей передачей на «верхний» уровень) с существующими на ГРС локальными системами автоматики (например, автоматизированная система одоризации газа, система управления подогревателем газа, система катодной защиты, охранная и пожарная сигнализация, вычислители расхода газа и т.д.). Аппаратные средства:
- контроллеры УСО на базе модулей серии DCS-2000 (ЗАО «Эмикон», Россия);
- панель оператора UniOp СР 1 OG-04 (EXOR ELECTRONIC R&D, США);
- источник питания ~220 В/=24 В АСЕ-540А (ICP Electronics Inc, Тайвань);
- блок бесперебойного питания УЭПС-2 (ОАО «Промсвязь», Россия);
GSM-модем OnCell G2150I, связь ГРС с домом оператора (компания МОХА Technologies, Тайвань). Программные средства:
- прикладное ПО контроллеров серии DCS-2000, разработано системой программирования CONT-Designer;
- прикладное ПО панели оператора UniOp разработано с помощью пакета программ UniOp-designer.
Электропитание аппаратуры САУ ГРС осуществляется от сети переменного тока с диапазоном входного напряжения от 85 до 264 В. Резервный ввод питания выполнен от источника постоянного тока 24 В. Потребляемая мощность в штатном режиме - не более 60 Вт.
Все модули ввода аналоговых и дискретных сигналов имеют входные цепи искрозащищенного исполнения (ExibIIc).
САУ ГРС выполняет функции считывания/записи параметров расхода газа с расходомеров газа (FloBoss, TeleFlow, СПГ и т.д.), передачу собранной информации на верхний уровень АРМ оператора, в систему линейной телемеханики (СЛТМ СК М, УНК ТМ и др.). Учет расхода газа выполняют сертифицированные комплексы (вычислители), которые по отношению к системе являются подчиненными, локально работающими устройствами. Наличие ПЭВМ (АРМ оператора) не является обязательным условием, а является функциональным расширением системы.
Основа системы центральный контроллер и минимум один контроллер ввода/вывода, связанный с датчиками. Центральный контроллер, контроллеры, связанные с датчиками, устанавливаются в непосредственной близости от объектов контроля и управления (в том числе во взрывоопасной зоне, при соответствующем исполнении контроллеров) и могут, располагаются как в одном электрошкафу, так и в разных электрошкафах, в том числе и в разных помещениях. В САУ ГРС предусмотрена возможность горячей (на работающем контроллере) замены, удаления или добавления модулей ввода/вывода за счет подключения модулей по последовательному каналу.
Основным устройством отображения, регистрации, ввода информации является панель оператора серии UniOp. На этой же панели отображается регистрация аварийных сообщений.
Перечень вычислителей расхода газа с которыми взаимодействует САУ ГРС не является конечным, а может дополняться под требования конкретного объекта контроля и управления,
САУ ГРС не имеет жестко заложенных алгоритмов управления исполнительными механизмами, системами имеет перечень типовых алгоритмов который может дополняться под требования конкретного объекта контроля и управления.
На фиг.1 показана блок-схема САУ ГРС.САУ ГРС включает в себя датчики 1, связанные группами с соответствующим контроллером ввода/вывода 2, каждый из которых имеет по крайней мере один выход 3 для соединения с исполнительным устройством управления 4. Все контроллеры 2 подключены к общей шине RS-485 (поз.5), позволяющей в режиме последовательного соединения подключать дополнительные контроллеры 6. К шине 5 подключен центральный контролер 7, с которым связаны компьютеризированное рабочее место 8 оператора, оснащенное панелью 9 серии UniOp для отображения данных датчиков и режимов работы системы и расходомеров газа. С рабочего места оператор может менять алгоритмы работы контроллеров 2. Принтер 10 и модем GSM 11 обеспечивают распечатку данных работы системы и связь с оператором. Центральный контроллер так же связан с диспетчерским центром, по линии линейной телемеханики и системам учета расхода газа.
Система автоматизированного управления газораспределительной станцией малой производительности работает следующим образом.
Оператор с помощью клавиатуры на компьютеризированном рабочем месте выбирает алгоритм функционирования контролируемых объектов системы газораспределения. При этом электрический сигнал в виде соответствующей импульсно-кодовой последовательность импульсов передается с рабочего места оператора на центральный контроллер, который вырабатывает сигналы управления и передает их контроллерам ввода/вывода 2, формируя алгоритм их функционирования. Сигналы с датчиков 1 поступают в контроллеры ввода/вывода 2 и формируют
текущую базу данных, на основании которых контроллеры 2 вырабатывают корректирующие сигналы управления исполнительных механизмам. Результаты замеров и режимы управления расходомерами газа отображаются на панели оператора.
Настоящая полезная модель промышленно применима, опробована и в опытном режиме эксплуатируется на станции газораспределения.