3.1.1 Назначение системы автоматики НПС

Комплекс технических средств автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) НПС предназначен для контроля, защиты и управления оборудованием НПС, автономного поддержания заданного режима работы насосной станции и его изменения по командам с пульта оператора НПС и из вышестоящего уровня управления - районного диспетчерского пункта.

Микропроцессорная система автоматики построена на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК) Modicon TSX-Quantum.

Комплекс технических средств выполняет следующие функции:

анализ режимов технологического оборудования;

контроль технологических параметров;

управление (открытие, закрытие, стоп) и контроль станционных и агрегатных задвижек;

контроль режимов перекачки, готовности магистральных насосных агрегатов к запуску;

обработка предельных значений параметров по агрегату;

управление (программный и кнопочный пуск, программное и кнопочное отключение) и контроль магистральных насосных агрегатов;

управление вспомогательными системами;

управление (пуск, отключение) и контроль агрегатов вспомогательной системы и вспомогательных сооружений;

контроль исправности, напряжения на вводах 10 кВ;

контроль и сигнализация пожара;

автоматическое пожаротушение;

обработка измерений и контроль достоверности измеряемых параметров;

отображение информации и документирование, формирование кадров отображения технологических процессов, табличных форм представления информации, форм печати оперативных сообщений, архивных данных, отчетных документов;

прием и передача сигналов в систему телемеханики (ТМ).

3.1.2 Состав системы

Комплекс технических средств состоит из следующих составных частей:

шкаф устройств связи с объектом (УСО) 1.1, совмещенный с основным и резервным контроллером;

шкаф УСО 1.2;

шкаф УСО 1.3;

шкаф УСО 2.0;

автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора;

шкаф блока ручного управления (БРУ).

3.1.2.1 Шкафы устройств связи с объектом. Шкафы УСО являются составной частью комплекса технических средств.

Шкафы УСО предназначены для:

подачи питания на датчики, установленные на объектах управления;

приема сигналов от датчиков, установленных на объектах управления;

выдачи команд на объекты управления;

приема от центрального процессора и передачи в центральный процессор данных по сети удаленного ввода/вывода RIO.

3.1.2.2 Шкаф БРУ. Шкаф БРУ настенного исполнения содержит блок ручного управления, который предназначен для резервирования функций аварийных защит автоматизируемого объекта.

3.1.2.3 АРМ оператора. АРМ оператора построены на базе двух персональных компьютеров (ПК) с включением дополнительного оборудования, обеспечивающего выполнение заданных функций.

3.1.3 Устройство и работа системы

Структура комплекса технических (рисунок 3.1) средств АСУ ТП НПС соответствует магистрально-модульному принципу построения с сетевой организацией обмена информацией между устройствами и имеет распределенное программное обеспечение и базу данных.

Рисунок 3.1 - Структурная схема автоматики НПС

Для обеспечения надёжности работы системы управления, на каждой из станций предусмотрено резервирование контроллера и питания. Две одинаково сконфигурированные системы связываются между собой через процессор резервного контроллера, установленный в каждой из систем. В конфигурации каждого из контроллеров определены область и объём передаваемых данных и информации о состоянии между обоими контроллерами. Система автоматики выполнена по схеме удалённого ввода/вывода повышенной надёжности, что предусматривает двойную сеть, предохраняющую систему от последствий выхода из строя одной из них. Арбитраж кабеля и проверка целостности проводятся автоматически на головном конце и каждом из узлов. Система автоматизации НПС имеет трехуровневую структуру: нижний, средний и верхний уровни.

Аппаратура верхнего уровня представляет собой ПК промышленного исполнения. Верхний уровень системы также решает задачи архивирования информации, поступающей от всех элементов системы. Информация хранится на жестком диске.

Рабочие станции АРМ связаны друг с другом посредством сети Ethernet, по протоколу TCP/IP. К АРМ оператора подключен лазерный принтер для печати выводимых на экраны мониторов таблиц, периодических отчетов о работе станции, перечней событий за сутки, неделю, месяц и другую документацию. Питание АРМ осуществляется от источников бесперебойного питания (ИБП).

Верхний уровень системы автоматизации обеспечивает:

прием информации о состоянии объекта;

мониторинг технологического процесса и получение трендов измеряемых технологических параметров;

оперативное управление технологическим процессом;

архивацию событий нижнего уровня, действий оператора и команд районного диспетчерского пункта (РДП);

формирование базы данных.

На принтер АРМ оператора выводится информация:

таблицы, отображаемые на видеомониторе;

периодические отчеты о работе НПС;

перечни аварийных ситуаций за сутки, неделю, месяц;

перечни неисправностей с указанием времени их возникновения;

иная информация, формируемая АРМ оператора.

Компьютеры из состава АРМ оператора работают независимо друг от друга и связаны с контроллерами среднего уровня по собственным независимым (дублированным) полевым шинам.

Программное обеспечение верхнего уровня выполнено гибко настраиваемым и универсальным. Листы защит выполнены настраиваемыми из базы данных, что позволяет ввести новую защиту, разрешить или запретить маскирование, деблокировку или симуляцию защиты не останавливая рабочую программу. Тренды аналоговых сигналов позволяют настроить периодичность и процент изменения сигнала для сохранения данных по четырём независимым группам. При помощи процента изменения сигнала можно существенно сократить объём сохраняемой информации. Сводки работы оборудования легко можно настроить под любой вид и состав сигналов, что позволяет получить отчёт нужного вида. Базы данных сохраняемой информации имеют полное дублирование, что повышает надёжность системы при выходе из строя любого компьютера. Есть возможность синхронизации баз данных на компьютерах. Оперативные сообщения выполнены настраиваемыми с верхнего уровня, т.е. есть возможность задать название, цвет, звуковую сигнализацию, необходимость квитирования для каждого сообщения. Можно проконтролировать время появления аварийного сообщения и время реакции оператора на это сообщение. Контроллер имеет внутренний буфер оперативных сообщений, что позволяет даже при отсутствии связи с контроллером позже получить все сообщения. Оперативные сообщения всегда поступают в реальной последовательности, что обеспечивается передачей времени сообщения из контроллера. Имеется возможность введения скрытых сообщений для возможности просмотра более подробно отдельных параметров системы, а также для контроля за действиями оператора. Выполнена полная синхронизация времени на компьютерах и контроллерах. Контроллер может устанавливать время по телемеханике, либо от одного из компьютеров, при этом остальные компьютеры устанавливают время с контроллера. При отказе компьютера, устанавливающего время, контроллер автоматически переключается на установку времени с другого компьютера. Выполнена гибкая система паролирования, позволяющая настроить уровень допуска к управлению системой для каждого пользователя. Возможен сброс доступа к управлению системой, при этом возможен только просмотр состояний системы. Реализована удобная диагностика оборудования, доступная обслуживающему персоналу, которая включает в себя состояние работы контроллера, каналов интерфейсной связи и всех блоков ввода-вывода. Для каждого модуля ввода-вывода контроллера из любого шкафа УСО можно увидеть реальное состояние каналов, для аналоговых модулей отображается код аналого-цифрового преобразователя и преобразованное значение в инженерных единицах. Также возможно управление выходными каналами для модулей дискретного и аналогового вывода для возможности проверки работы оборудования и каналов.

К среднему уровню системы автоматизации относятся шкафы управления и установленные в них программно-аппаратные модули (блоки) управления.

Набор модулей, устанавливаемый в шкафы управления, обеспечивает:

сбор информации от датчиков, устанавливаемых по месту;

обработку и передачу информации о состоянии объектов на верхний уровень системы автоматизации НПС (центральный контроллер в операторной);

автоматическое управление технологическим оборудованием станции и контроль его работы;

прием информации с верхнего уровня системы автоматизации и формирование управляющих воздействий на исполнительные механизмы.

К нижнему уровню системы автоматизации относятся:

датчики технологических параметров;

исполнительные механизмы;

система автоматического регулирования;

показывающие приборы, устанавливаемые по месту.

К нижнему уровню относится также блок ручного управления, который размещается в месте постоянного присутствия оперативного персонала и имеет в своем составе сигнализацию непосредственно от датчиков сигналов и кнопки управления, воздействующие непосредственно на магнитные пускатели или соленоиды масляных выключателей.

Для различных классов технологического оборудования (задвижка, вспомсистема, МНА) реализованы типовые алгоритмы, которые настраиваются под различные типы данного класса оборудования. Алгоритмы нижнего уровня гибко адаптируются к технологическому оборудованию с разнообразными характеристикам. В алгоритмах среднего уровня предусмотрен многоуровневый контроль состояния с выявлением множества неисправностей, возникающих во всех режимах работы оборудования. Программный модуль обработки входных аналоговых сигналов для среднего уровня полностью конфигурируется с верхнего уровня:

верхний и нижний код аналого-цифрового преобразователя;

адрес источника сигнала;

уставки пределов измерений, аварийные и предупредительные, гистерезиса, коэффициента сглаживания;

установка признака выдачи сообщения и включения сигнализации при срабатывании любой уставки.

Уставки хранятся как на верхнем, в сторонней базе данных, так и на нижнем уровне. Передача уставок в контроллер осуществляется с проверкой их записи.