Структура системы

Согласно технического задания по составу системы, а именно: перечень первичных и вторичных приборов, управляющий контроллер, можно составить структурную схему системы (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 Структурная схема системы

Система автоматизированного управления АСУ ТП ДНС-24 включает в себя:

  • 1. Систему автоматики «Карат ДНС-М», в состав которой входят:
    • · Шкаф автоматики НБКУ.421453.024-04;
    • · Блок реле насосов Н-1, Н-2 НБКУ.647419.041;
  • 2. Подсистема приема/передачи данных по радиоканалу на диспетчерский пункт ЦДНГ-2.
  • 3. Приборы КИПиА, установленные на объекте управления.

Ниже приведено описание структуры отдельных частей системы с указанием конкретных элемента, входящего в состав соответствующей части, с указанием списка функций (операций, параметров), реализуемых данным элементом.

Шкаф автоматики

Шкаф автоматики содержит технические средства, обеспечивающие функционирование системы без участия оператора. В случае необходимости возможно взаимодействие обслуживающего персонала с объектом управления.

Системой обеспечивается решение следующих задач:

  • · Сбор, обработка и передача на ПМУ информации с датчиков технологических параметров объекта управления, вторичных преобразователей;
  • · Формирование соответствующих сигналов ТУ (телеуправления), служащих для управления ходом технологического процесса (управление насосами);
  • · Организация передачи данных о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях на диспетчерский пункт ЦДНГ-2 по радиоканалу;

Конструктивно шкаф автоматики также выполняет роль статива вторичных приборов, т.е. в состав шкафа входят вторичные преобразователи. Это необходимо в связи с тем, что при установке вторичного прибора вне бригадного центра (помещения для установки шкафа автоматики) возникают следующие проблемы:

  • · Появляется необходимость обеспечения подачи питания (=24 В или ~220 В, в зависимости от типа конкретного прибора), что влечёт за собой необходимость прокладывания дополнительных кабелей питания (от аппаратуры шкафа автоматики, либо с местных щитов питания; второй вариант маловероятен, в связи с отсутствием источников питания на площадках объекта управления, а в случае их наличия - необходимость в использовании дополнительного оборудования для преобразования источника питания ~220 В в =24 В), что влечёт за собой дополнительную нагрузку на источники питания шкафа автоматики (во втором случае), а также дополнительное материальные затраты на кабели и короба для их прокладки (в обоих случаях).
  • · Согласно климатическому исполнению вторичных приборов (УХЛ4 для Гамма-8, УХЛ3.1 для Импульс-4, УХЛ4 для ПВС-4) по ГОСТ 15150 - 69 «Машины, приборы и другие технические изделия исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды» предельный рабочий диапазон данных приборов составляет -10…+45 (для УХЛ3.1) и +1…+40 (для УХЛ4), что подразумевает необходимость их установки в отапливаемых помещениях.

Для решения поставленных задач шкаф автоматики включает в себя следующие изделия:

  • · Управляющий контроллер КСА-02 с модулями ввода/вывода;
  • · Источника вторичного электропитания с функцией UDS (подключение комплекта аккумуляторных батарей) TRACO TIS 300-124 UDS;
  • · Стабилизатор напряжения EMG 45-NZG/G12/SI;
  • · Преобразователь интерфейсов МКСА-РТИ12М НБКГ.426489.001;
  • · Контроллер обработки счетных входов МКСА-01М НБКГ.421411.001;
  • · ПЭВМ TPC-60SN-E1 Advantech;
  • · Радиомодем «Смарт-160/2400»;
  • · Два микропроцессорных контроллера «ГАММА-8М»;
  • · Три преобразователя вторичных ПВС-4;
  • · Измеритель расхода «ИМПУЛЬС-4»;

Модули ввода/вывода, входящие в состав корзины управляющего контроллера, служат для сбора данных с первичных датчиков, установленных на объекте управления, опроса вторичных приборов, расположенных в ША, а также выработку сигналов ТУ для управления технологическим процессом.

В шкафу автоматики «КАРАТ-ДНС-М» АСУ ТП ДНС-24 применяется один управляющий контроллера КСА_02. Контроллер КСА-02 относится к проектно-компонуемым изделиям. Модули контроллера в корзине объединены кроссплатой. Описание контроллера КСА-02 приведено в приложении В.

В состав управляющего контроллера КСА-02 1А1 входят:

модуль питания СТ 1CPS 024, обеспечивающий питание модулей, установленных в контроллере номинальным напряжением 5В постоянного тока. Питание модуля осуществляется от сети постоянного тока напряжением 24В;

процессорный модуль СТ 1CPU 33, обеспечивающий опрос модулей ввода/вывода, установленных в контроллере и обмен с внешними устройствами по трем последовательным портам COM1, COM2, COM3. Последовательный порт COM3 обеспечивает обмен с внешним устройством по интерфейсу RS232 C и используется только для настройки контроллера и его технологических проверок. Последовательные порты COM1 и COM2 обеспечивают обмен с внешними устройствами по интерфейсу RS485. Для выполнения заложенных функций процессорный модуль имеет процессор, память данных (DM), программную память (PM), внешнюю память алгоритмов (SRAM) и энергонезависимую память (NVRAM). Работа модуля осуществляется под управлением основного (управляющего) процессора. В данной АСУ ТП необходимо обеспечить связь процессорного модуля с одним устройством: с контроллером счетных входов МКСА-01 через последовательный порт COM1 по интерфейсу RS-485;

модуль связи по протоколу RS485 СТ 1СРМ10, обеспечивающий связь контроллера КСА-02 с другими устройствами по одному или двум последовательным портам COM1, COM2 (интерфейс RS-485). В данной АСУ ТП необходимо обеспечить связь модуля СТ 1СРМ10 с двумя устройствами: с ПЭВМ Advantech TPC-60SN-E1 через последовательный порт COM1 по интерфейсу RS-485 и с радиомодемом Р33С-1 «СМАРТ-160/2400» через последовательный порт COM2 по интерфейсу RS-232 (через промежуточный преобразователь интерфейсов МКСА-РТИ12М). Радиомодем подключается именно к модулю СТ 1СРМ10, а не СТ 1CPU 33, т.к процессорный модуль поддерживает скорость обмена только 9600 бод, а скорость обмена с радиомодемом составляет 2400 бод;

модуль СТ 1ARI 08, предназначенный для измерения температуры от восьми термометров сопротивления подключенных к его входам по трёхпроводной схеме. Измеряется температура подшипников 1 и 2 насосов Н-1 и Н-2;

два модуля СТ 1ACI 08, предназначенные для приема восьми стандартных токовых сигналов 4-20 mA каждый от датчиков давления и уровня. Модули данной модификации обеспечивают питание датчиков по двухпроводной линии связи. Принимаются токовые сигналы давления на приеме насосов Н-1 и Н-2, на выкиде насоса Н-1, на выкиде насоса Н-2, на выкиде насоса Н-Ек, нефти на ЯТП, давление в БЕ-1, БЕ-2 (с питанием датчиков), уровня в БЕ-1, БЕ-2, КСБ, Ек, текущие расходы жидкости по основной и резервной линиям на ЯТП (без питания датчиков);

модуль ввода дискретных сигналов СТ 1DDI 30, предназначенный для приема тридцати дискретных сигналов напряжением 24В. Принимаются сигналы внутренней диагностики (исправности предохранителей в цепях ТУ, ТС, наличие питания на основном/резервном фидере, наличие ~220 В, низкий заряд батареи), а также сигналы ТС положения переключателей выбора рабочей емкости и режима работы насоса, аварийные уровни в емкостях БЕ-1, БЕ-2, КСБ, состояния насосов Н-1, Н-2, Н-Ек, сраба...

Согласно ПУЭ электроприёмники I категории особой группы - электроприёмники, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Для их электроснабжения должно предусматриваться электроснабжение от трёх независимых взаимно резервирующих источников питания.

Мощность источника выбрана таким образом, чтобы обеспечивать питанием всех подключенных к нему потребителей.

Стабилизатор напряжения EMG 45-NZG/G12/SI используется для преобразования постоянного напряжения =24В в постоянное напряжение =12В (для питания радиомодема, установленного в шкафу автоматики).

Преобразователь интерфейсов МКСА-РТИ12М обеспечивает организацию обмена данными между управляющим контроллером КСА-02, имеющим интерфейс RS-485, и радиомодемом Р33С-1 «СМАРТ-160/2400», имеющим интерфейс RS-232.

Контроллер счетных входов МКСА-01 используется для обработки данных, выдаваемых измерителем расхода «ИМПУЛЬС-4». Он используется для вычисления суммарных накопительных расходов эмульсии, перекачиваемой ДНС-24 по основной и резервной линии узла учета на ЯТП. Описание контроллера счётных входов МКСА-01 приведено в приложении Г.

Во внешнюю память алгоритмов загружается алгоритм работы АСУТП. Разработкой программного кода занимается инженер - программист. В соответствии с выполняемыми функциями, АСУ ТП ДНС-24 будет работать по следующему алгоритму:

  • 1. Система проводит измерение давления, уровня взлива в буллитах БЕ-1, БЕ-2.
  • 2. Система проводит измерение уровня взлива в конденсатосборнике КСБ и канализационной емкости Ек.
  • 3. Система проводит измерение текущих расходов эмульсии по основной линии на ЯТП, по резервной линии на ЯТП.
  • 4. Система производит расчет накопительных расходов за текущие 2 часа, прошедшие 2 часа, текущие сутки, прошедшие сутки на ЯТП.
  • 5. Система производит сигнализацию предельного уровня взлива в КСБ, БЕ-1, БЕ-2.
  • 6. Система производит измерение температуры подшипников насосов Н-1, Н-2, давления в приемном коллекторе насосов Н-1, Н-2, давления на выкиде каждого из этих насосов. Алгоритм ПАЗ насоса стандартный. В режиме «автоматический» отключение насоса по нижнему давлению на приеме, по верхнему или нижнему давлению на выкиде, по верхней температуре подшипников.
  • 7. Система производит измерение давления в линии подачи эмульсии на ЯТП.
  • 8. Система производит измерение давления на выкиде насоса откачки, установленного в емкости Ек.
  • 9. Управление насосами ведется по следующему алгоритму:
    • · включение/отключение насосов осуществляется по достижении параметром соответствующих уставок. Параметр, по которому ведется управление - уровень взлива в рабочей емкости и сигнализатор аварийного уровня (предусмотрен выбор рабочей емкости - БЕ-1, БЕ-2);
    • · каждый из насосов может быть установлен в один из трех режимов - «основной», «резервный», «по месту»;
    • · в режиме насоса «по месту» система не может выдать команду на включение/отключение насоса;
    • · предусмотрено 3 технологических уставки - «минимум», «технологический максимум», «максимум»;
    • · по достижении параметром уставки «технологический максимум» система должна выдать команду на включение насосов, которые находятся в режиме «основной»;
    • · в случае достижения параметром уставки «максимум» система должна выдать команду на включение насосов, которые находятся в режиме «резервный»;
    • · по достижении параметром уставки «технологический минимум» система должна выдать команду на отключение работающих насосов;
    • · В системе предусмотрено включение насосов, находящихся в режиме «резервный» при возникновении аварийного уровня взлива в рабочей емкости (при этом сигнализатором уровня, установленным на рабочей емкости формируется сигнал ТС об этом событии). После того, как система запустит насосы, она отслеживает наличие сигнализации об аварийном уровне. С момента пропадания этой сигнализации запускается таймер (предположительное время 20 минут), по истечении времени отсчета система выдает команду на останов насосов, находящихся в режиме «резервный»;

ПЭВМ Advantech TPC-60SN-E1 выполняет роль ПМУ (пульт местного управления), находящийся на передней двери шкафа АСУ ТП ДНС-24. На ней установлено программное обеспечение( программа «ПУЛЬТ»), разработанное НПП «Системотехника-НН». При помощи табличных форм на ПЭВМ отображаются данные протекающего технологического процесса, также возможна выдача команд на управление технологическим оборудованием и диагностика системы.

Радиомодем «СМАРТ-160/2400» предназначен для организации связи по радиоканалу между ДНС-24 и диспетчерским пунктом ЦДНГ-2. Обмен данными происходит по протоколу РТМ-64. Микропроцессорные контроллеры «ГАММА-8М» работают совместно с датчиками уровня ДУУ-2 и служат для контроля уровней взлива в буллитах БЕ-1, БЕ-2, конденсатосборнике КСБ и конденсатосборной емкости Ек. В случае отказа контроллера КСА-02 возможен контроль за уровнями при помощи встроенных табло контроллеров «ГАММА-8М».

Измеритель расхода «ИМПУЛЬС-4» работает совместно с турбинными счетчиками «НОРД», установленными на основной и резервной линиях узла учета эмульсии на СТП и служат для измерения текущего, а также суммарного накопительного расхода нефтяной эмульсии.

Преобразователи вторичные из состава сигнализаторов уровня СУР-5 работают в комплекте с датчиками, установленными на буллитах БЕ-1, БЕ-2, конденсатосборнике КСБ и служат для сигнализации аварийного уровня взлива в этих емкостях.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Загрузить   След >