СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИМ АГРЕГАТОМ

Полезная модель относится к области автоматизации управления технологическими процессами и может быть применена на магистральных газопроводах, дожимных компрессорных станциях, в энергетике и на предприятиях промышленности.
Известна система контроля и управления газоперекачивающими агрегатами (ГПА) для компрессорных станций магистральных газопроводов [1], предназначенная для автоматизированного управления, контроля, регулирования, протоколирования режимов работы агрегата в процессе его функционирования, а также реализации взаимодействия с комплексами управления вышестоящего уровня.
Недостатками данной системы являются: отсутствие резервирования модулей ввода-вывода; установка модулей ввода-вывода в крейте контроллера, что не допускает возможности их замены без выключения питания управляющего контроллера, а следовательно, без останова ГПА.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является система управления ГПА на базе программно-технического комплекса [2], состоящая из автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора и программно-технических средств системы автоматического управления (ПТС САУ) ГПА.
АРМ оператора представляет собой комплекс программно-технических средств, состоящих из персонального компьютера индустриального исполнения со специализированным программным обеспечением. В состав АРМ оператора также входит резервная панель управления, позволяющая при выходе из строя компьютера осуществлять контроль параметров агрегата и выдачу основных команд управления.
ПТС САУ состоит из двух блоков: блока управления (БУ) и блока регулирования (БР). Блоки управления и регулирования содержат процессорные модули, модули ввода-вывода, модули связи и блоки
гарантированного электропитания, подключенные к двум независимым сетям. В состав САУ входит блок экстренного аварийного останова (БЭАО), предназначенный для осуществления экстренного аварийного останова по сигналу выхода из строя блока управления или по команде оператора с резервной панели управления.
Недостатками данной системы являются: отсутствие резервирования модулей ввода-вывода; установка модулей ввода-вывода в крейте контроллера, что не допускает возможности их замены без выключения питания управляющего контроллера, а следовательно, без останова ГПА.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности системы и возможность замены модулей без снятия напряжения питания с части системы или системы в целом.
Технический результат достигается тем, что в системе автоматического управления газоперекачивающим агрегатом, состоящей из контроллера управления, пульта управления, резервного пульта управления, линий связи, нескольких контроллеров ввода-вывода, каждый из которых содержит модуль связи и произвольный набор модулей ввода и вывода, контроллеры ввода-вывода, соединенные с контроллером управления высокоскоростной линией связи, образуют распределенную систему сбора информации и вывода управляющих команд.
Модули ввода и вывода, входящие в состав контроллеров ввода-вывода, являются малоканальными с возможностью замены без выключения питания и без нарушения работы других модулей контроллера.
Модули вывода аварийных команд продублированы и дублированные модули расположены в разных контроллерах ввода-вывода.
Каждый датчик, участвующий в формировании аварийных команд, подсоединен к двум модулям ввода, и эти модули расположены в разных контроллерах ввода-вывода.
Структурная схема САУ ГПА приведена на фиг.1.
Контроллер управления 1 соединен высокоскоростной линией связи 2 с несколькими контроллерами ввода-вывода 3 (ET200S). Каждый контроллер ввода-вывода состоит из модуля связи 4 (IM 151-7 CPU) с каналом Profibus DP и произвольного набора модулей ввода 5 и вывода 6. Контроллер управления 1, получая технологическую информацию, обрабатывает ее по заложенным алгоритмам и выдает через соответствующие контроллеры ввода-вывода 3 и элементы коммутации 7, 8 команды на исполнительные механизмы.
Контроллеры ввода-вывода обеспечивают связь САУ ГПА с технологическим процессом через свои модули ввода 5, которые через клеммники 7 подключаются к датчикам, и модули вывода 6, подключенные через соответствующие силовые реле 8 к исполнительным механизмам. Каждый модуль позволяет подключать от 2 до 4 каналов. Контроллеры ввода-вывода осуществляют дублированное управление исполнительными механизмами, задействованными в аварийном останове.
Все контроллеры подключены к быстродействующему цифровому каналу связи 2, обеспечивающему детерминированное время доставки сообщений - Profibus DP. К этому же каналу подключен резервный пульт управления 9 (РПУ). Резервный пульт управления имеет ограниченные функции контроля и управления. Основной пульт контроля и управления (ПКУ) относится к верхнему уровню управления, связь с ним осуществляется через контроллер управления.
С целью повышения надежности управления механизмами в аварийных ситуациях все выходные цепи, участвующие в этих операциях, продублированы. Дублированные выходные каналы распределены по разным контроллерам 3 ввода-вывода ET200S. По дублированным выходным каналам ведется непрерывный контроль целостности цепей связи с исполнительными механизмами. Аналогично продублированы сигналы от
датчиков, участвующих в формировании аварийных сигналов: каждый из этих датчиков соединен с двумя модулями ввода, расположенными в разных контроллерах ET200S.
Для управления газоперекачивающим агрегатом на случай выхода из строя основного рабочего места оперативного персонала предусмотрен резервный пульт управления 9. На РПУ размещена текстовая панель, обеспечивающая постоянное отображение основных параметров ГПА. Кроме этого на РПУ размещены кнопки нормального, аварийного и экстренного останова ГПА, а так же кнопки управления оборотами ТНД. Кнопка экстренного останова соединена с группой реле экстренного останова.
Улучшение надежностных характеристик системы управления ГПА вследствие введения малоканальных модулей ввода-вывода и обеспечение возможности замены отказавших модулей без снятия напряжения питания позволяет добиться нормальной работы системы управления ГПА в рамках регламентов технического обслуживания и профилактических ремонтов, предусмотренных в газовой промышленности.
Источники информации:
1. Аристова Н.И., Корнеева А.И. «Промышленные программно-аппаратные средства на российском рынке АСУ ТП» // ООО Издательство «НАУЧТЕХИЗДАТ», Москва, 2001 г.
2. М.А.Балавин, С.В.Лазаревич, Г.С.Нахшин, С.П.Продовиков, А.З.Шайхутдинов. «Опыт создания и внедрения систем автоматического управления» // журнал «Газовая промышленность» №8, 2006 г. стр.58 (прототип).