УНИФИЦИРОВАННЫЙ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС СБОРА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ С КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И АППАРАТУРЫ (КИПиА)

Полезная модель относится к программно-техническим комплексам, предназначенным для работы в составе систем измерения количества и показателей качества газа во взрывоопасных зонах, и может быть использована в газовой и нефтяной отраслях на предприятиях транспортировки, переработки и хранения углеводородов.
Известен измерительно-вычислительный комплекс сбора и обработки информации систем учета нефти и нефтепродуктов (п. РФ №96954, G01F 1/00, опубл. 20.08.2010), содержащий устройство сопряжения с объектом (УСО), состоящее из блока обработки частотных, импульсных и аналоговых сигналов, выполненного в виде платы, входы которой соединены с выходами преобразователей расхода, преобразователей плотности и токовых датчиков контролируемого объекта, и блока обработки сигналов детекторов ТПУ, приема и обработки состояний статусных сигналов, выполненного в виде платы, входы которой соединены с детекторами трубопоршневой установки и статусными входами/выходами, при этом с помощью УСО производится преобразование и оцифровка сигналов первичных преобразователей и последующая передача результатов преобразования по интерфейсу в выполненный на основе промышленного компьютера блок обработки информации (БОИ), в котором происходит преобразование поступающих от УСО кодов сигналов в физические величины; выработка и передача управляющих сигналов в блок обработки сигналов детекторов ТПУ, приема и обработки состояний статусных сигналов устройства сопряжения с объектом; отображение при помощи терминала ввода/вывода на дисплее текущих значений тока по выбранному каналу с возможностью калибровки токового входа и сменой номера канала, текущих значений частоты и количества импульсов по выбранному каналу с возможностью смены номера канала и сброса числа импульсов, текущего значения периода по каналам с возможностью калибровки частотного входа и смены номера канала, текущего значения статусных входов/выходов с возможностью ручного включения/выключения управляющего выходного сигнала, мгновенных параметров по трубопоршневой установке и выбранному преобразователю расхода (ПР) и данных последнего замера; настройка диапазонов, номеров каналов и пределов сигнализации и константы плотномера первичных преобразователей с возможностью смены датчика; настройка диапазонов, номеров каналов и пределов сигнализации датчиков на ТПУ с возможностью выбора линии замера; контроль текущих параметров по контрольному и рабочему преобразователю с возможностью задания номера линии контрольного и рабочего ПР и числа импульсов для проведения замеров; хранение получаемых параметров и формирование отчетов.
Недостатком данного комплекса является то, что он не имеет технической возможности сбора информации по цифровым интерфейсам.
Известна газоаналитическая система (п. РФ №17648, G08B 25/00, опубл. 2001), содержащая блок сигнализации и управления, включающий контроллер, интерфейсные платы, блок питания и модуль управления реле и сигнализацией, модули расширения, включающие аналого-цифровой преобразователь, осуществляющий прием аналоговых сигналов измерительных датчиков, преобразование этих сигналов в цифровую форму и передачу информации по интерфейсу, модуль обработки и связи, предназначенный для обеспечения приема данных с модулей расширения обработки этих данных и передачи этих данных на блок сигнализации и управления, выносной блок реле, предназначенный для управления внешними устройствами в зонах, удаленных от места установки блока сигнализации и управления, и выносной блок питания.
Недостатком известной системы, является то, что она конструктивно состоит из нескольких шкафов и занимает много места, а также в ней не предусмотрены необходимые меры по обеспечению взрывозащиты при использовании ее во взрывоопасных зонах.
Задачей полезной модели состоит в создании законченного широко применяемого изделия с высоким качеством обслуживания, взаимозаменяемости комплектующих и значительной длительностью срока эксплуатации, а также в обеспечении взрывозащиты при использовании комплекса во взрывоопасных зонах.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в создании малогабаритного унифицированного программно-технического комплекса (УПТК) с удобным форм-фактором для использования на узлах измерения расхода нефти и газа.
Технический результат достигается за счет того, что унифицированный программно-технический комплекс сбора и обработки информации с контрольно-измерительных приборов и аппаратуры (КИПиА 11), расположенный в герметичном взрывозащитном корпусе с крышкой, содержит блок питания, аккумулятор, модули преобразования цифровых интерфейсов, модули дискретных сигналов и модули аналоговых сигналов, с помощью которых осуществляется преобразование, оцифровка и последующая передача результатов преобразования по интерфейсу в выполненный на основе панельного компьютера (ПК) блок обработки информации, в котором происходит преобразование сигналов с КИПиА к унифицированному формату в физические величины, отображение с помощью монитора ПК, обработанной информации в режиме реального времени, настройка пределов сигнализации контролируемых параметров, архивирование и хранение получаемых параметров на твердотельном накопителе, передача достоверных данных в смежные системы, формирование коммерческих отчетов локально и удаленно с сертифицированным метрологически значимым программным обеспечением, защита информации. Панельный компьютер встроен в крышку контейнера и тепловыделение осуществляется по периметру монитора. Контрольно-измерительные приборы и аппаратура включают в себя вычислители расхода газа, потоковые хроматографы, гигрометры, плотномеры, барометры, датчики перепада давления, давления, температуры. Имеется возможность опечатать гермовводы и корпус для гарантии достоверности обрабатываемой информации.
Модули обмена сигналами с КИПиА совместно с панельным компьютером образуют единую локально-вычислительную сеть, расположенную во взрывозащищенном корпусе, на основе широко применяемых элементах и стандартных интерфейсах, унифицируя разнородные сигналы к единым форматам информации, отображая в режиме реального времени достоверную оперативную и архивную информацию в удобочитаемом виде на локальном сенсорном мониторе, а так же на удаленных автоматизированных рабочих местах (АРМ) с использованием Web-интерфейса. Сертифицированное метрологически значимое программное обеспечение гарантирует достоверность обрабатываемой и передаваемой информации в смежные системы и удаленные АРМ, а так же защищенность информации на всех уровнях обработки.
Все комплектующие располагаются в едином взрывозащищенном корпусе и каждое представляет собой законченное широко применяемое изделие, что повышает качество обслуживания, взаимозаменяемость комплектующих, а так же длительность срока эксплуатации.
Еще одним отличием предлагаемой модели является высокая программная функциональность всех составляющих компонентов, что позволило создать гибкое программное обеспечение с более расширенным перечнем функций, чем у известных систем, на базе вышеописанных технических средств. Предлагаемая полезная модель имеет множество стандартных интерфейсов для обмена данными по различным протоколам, позволяет легко интегрироваться в системы автоматики, как проектируемые так и существующие.
На фиг.1 показана блок-схема УПТК, на фиг. 2 - размещение его в корпусе, на фиг.3 - панель персонального компьютера.
УПТК содержит блок питания 1, аккумулятор 2, модули преобразования цифровых интерфейсов 3, модули дискретных сигналов 4 и модули аналоговых сигналов 5, с помощью которых осуществляется преобразование, оцифровка и последующая передача результатов преобразования по интерфейсу в выполненный на основе панельного компьютера (ПК) блок обработки информации 6, в котором происходит преобразование сигналов с КИПиА к унифицированному формату в физические величины, отображение с помощью монитора 7 ПК обработанной информации в режиме реального времени, настройка пределов сигнализации контролируемых параметров, архивирование и хранение получаемых параметров на твердотельном накопителе 8, передача достоверных данных в смежные системы, формирование коммерческих отчетов локально и удаленно с сертифицированным метрологически значимым программным обеспечением, защита информации. Пульт управления 9 встроен в крышку корпуса или прилагается отдельно, связываясь с УПТК по радиоканалу. Датчики 10, КИПиА 11, вычислители расхода газа, хроматографы, гигрометры, барометры 12 располагаются во взрывоопасной зоне и подключаются к клеммнику 13 через гермовводы. ПК встроен в крышку корпуса, и тепловыделение осуществляется по периметру монитора.
Прибор может выпускаться для трех температурных диапазонов:
- от +5°С до+50°С;
- от -25°С до+70°С;
- от -50°С до+85°С.
В УПТК имеются следующие цифровые интерфейсы:
- RS232/RS485 - не менее четырех интерфейсов;
- Ethernet - не менее трех интерфейсов;
- RS-485 с грозозащитой - не менее одного;
- RS-422 с грозозащитой - не менее одного. УПТК имеет дискретные входы и выходы:
- DI вход (до 24 В) - не менее 4-х штук;
- DO выход типа «сухой контакт» - не менее 4-х штук;
аналоговые входы (AI) не менее 8-ми входов.
Все цифровые интерфейсы УПТК являются гальванически развязанными.
Блок питания обладает необходимым запасом мощности для обеспечения питанием УПТК. Аккумулятор обеспечивает работу комплекса при пропадании внешнего питания ~220 В в течение часа.
Клеммная колодка обеспечивает удобное и безопасное подключение всех внешних приборов, датчиков и линий передачи данных.
Устройство работает следующим образом. Питание прибора осуществляется через блок питания 1, напряжение 220 В. В случае пропадания внешнего питания, работа осуществляется от аккумулятора 2. Разнородные сигналы с КИПиА 11, датчиков 10, вычислителей расхода газа, хроматографов, гигрометров, барометров 12 поступают через клеммники 13 на модули преобразования цифровых интерфейсов 3, модули дискретных сигналов 4, модули аналоговых сигналов 5. Панельный компьютер 6 считывает по Ethernet каналу информацию с модулей 3, 4, 5 унифицирует к единому формату данных, выполняет обработку данных, хранение на твердотельном накопителе 8 и отображает в удобочитаемом виде информацию на сенсорном мониторе 7. Управление операциями осуществляется с пульта управления 9.
Применение унифицированного программно-технического комплекса сбора и обработки информации с контрольно-измерительных приборов и аппаратуры (КИПиА) позволяет:
- свести к минимуму ошибки, возникающие от операций проделываемых человеком, на этапе измерения, сбора и обработки данных;
- обеспечить достоверные, точные, оперативные данные;
- обеспечить постоянный контроль соблюдения потребителями заявленного максимума и разрешенного лимита потребления газа.