3.1 Назначение и структура системы автоматизации

На НПС используется микропроцессорная система автоматизации (МПСА), которая является реализацией программно-технического комплекса автоматизаций нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов, входящих в систему АК «Транснефть», построенная на базе программируемых логических контроллеров технологического оборудования серии DCS-2000 фирмы «Эмикон» [7].

Микропроцессорные системы автоматизации нефтеперекачивающих станций предназначены для управления технологическим оборудованием, а также для обеспечения различных защит при отклонении параметров технологического процесса или режима работы технологического оборудования от нормы.

СА НПС выполняет следующие функции:

- анализ режимов технологического оборудования;

- контроль технологических параметров, режимов перекачки, готовности МНА к запуску;

- обработка предельных значений параметров по агрегату;

- управление и контроль станционных и агрегатных задвижек;

- управление (программный и кнопочный пуск, программное и кнопочное - отключение) и контроль МНА;

- задание уставок регулирования;

- регулирование давления на входе/выходе НПС;

- управление вспомогательными системами;

- управление и контроль агрегатов вспомогательных систем и вспомогательных сооружений;

- контроль исправности напряжения на вводах 6 кВ;

- контроль и сигнализация пожара;

- автоматическое пожаротушение;

- обработка измерений и контроль достоверности измеряемых параметров;

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

- прием и передача сигналов в систему телемеханики.

Структурная схема системы автоматизации НПС приведена на рисунке 3.1.

СА имеет трехуровневую структуру:

Нижний уровень включает датчики и вторичные преобразователи, а также показывающие приборы и органы управления, устанавливаемые на приборных щитах и отдельно по месту.

Средний уровень обеспечивает сбор информации от датчиков и вторичных преобразователей, ее передачу в центральный контроллер верхнего уровня, а также получение выходной информации от центрального контроллера и формирование управляющих воздействий на ИМ СА НПС.

Верхний уровень обеспечивает:

- логическую обработку входной информации, поступающей от среднего уровня, в соответствии с заданным алгоритмом управления;

- формирование управляющих команд для контроллеров ввода/вывода;

- мониторинг ТП на РС-совместимых станциях оператора;

- архивацию событий, поступающих с объекта и действий оператора.

Верхний уровень МПСА включает в себя центральный контроллер и автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора. АРМ реализованы на базе двух рабочих станций (РС) - IBM-совместимых персональных компьютерах. Контроллеры и РС работают в локальной вычислительной сети.

Каждый из РС АРМ может работать независимо друг от друга, для чего имеет в своем составе модуль сетевой для подключения к полевой шине, связывающей контроллер центральный (КЦ) и РС. Каждый компьютер подключается к собственной полевой шине. Тем самым обеспечивается резерв АРМ оператора. К компьютеру РС2 АРМ оператора в МДП подключен принтер для распечатки отчетов о работе станции.

Рисунок 3.1 - Структурная схема системы автоматизации НПС

Средний уровень представлен контроллерами связи с объектом (УСО).

УСО 1 реализует функции противоаварийных автоматических общестанционных защит. На контроллер УСО 1, помимо функции связи с ТОУ, возлагается задача автоматического перевода НПС в безопасное состояние при потере работоспособности КЦ (основного и резервного). Перевод осуществляется по алгоритму, записанному в процессорном модуле УСО 1. МНА отключить, задвижки подключения НПС к МН закрыть, для НПС - включить блокировку пуска (отключить работающие) насосы откачки утечек. УСО 1 расположен в шкафу управления, включает в себя модули центрального процессора (основной и резервный), модули ввода-вывода для подключения оборудования полевого уровня, сетевые модули для подключения вторичных приборов систем контроля загазованности, виброконтроля, по интерфейсу RS-485.

УСО 2 обеспечивают контроль и управление МНА 1…4, включает в себя модули центрального процессора (основной и резервный), модули ввода-вывода, сетевые модули

УСО 3 обеспечивает контроль и управление вспомогательными системами, а также управление общестанционными и агрегатными задвижками. включает в себя модули центрального процессора (основной и резервный), модули ввода-вывода, сетевые модули. Подключение «интеллектуальных» задвижек по интерфейсу RS-485, протокол Modbus RTU выполняется посредством контроллера связи или сетевых модулей контроллера.

УСО 4 располагается в шкафу управления блок-бокса защитного распределительного устройства (ЗРУ) НПС. Включает в себя модули центрального процессора (основной и резервный), модули ввода-вывода для сбора информации об электрических параметрах (ток, напряжение, электрическая мощность), контроля состояния высоковольтных выключателей ЗРУ и управления МНА.

УСО 5 располагается в шкафу управления блок/бокса узла приема-пуска систем очистки и диагностики (УППС). В шкафу управления размещаются модули центрального процессора (основной и резервный), модули ввода-вывода для сбора информации о технологических параметрах на УППС, контроля и управления задвижками УППС.

Для резервирования основных функций защит НПС - тревожной сигнализации и защитных отключений, а также пожаротушения в состав СА включен блок ручного управления (БРУ), предназначенный для предотвращения аварии оборудования при выходе из строя средств микропроцессорной автоматики. На БРУ предусматривается световая сигнализация от источников следующих сигналов:

- аварийного давления на приеме, в коллекторе и на выходе НПС;

- аварийной загазованности в насосном зале НПС, в маслоприямке НПС и в блок/боксе регулирования давления;

- затопления насосного зала НПС;

- аварийного уровня в сборниках утечек НПС;

- включенного состояния магистральных насосных агрегатов.

На БРУ НПС расположены кнопки подачи непосредственно на исполнительные устройства (магнитные пускатели агрегатов или соленоиды масляных выключателей) с выдачей сигналов о подаче команд в микропроцессорную систему автоматизации следующих команд управления:

- аварийного отключения НПС;

- аварийного остановки магистральных насосных агрегатов.

Нижний уровень МПСА включает в себя датчики и вторичные преобразователи, обеспечивающие формирование входных электрических аналоговых и дискретных сигналов СА НПС и показывающие приборы, устанавливаемые по месту на приборных стойках или непосредственно на технологическом оборудовании, а также органы управления, входящие технологических объектов управления.

Для сбора информации, как правило, используются датчики с унифицированным выходным токовым сигналом 4-20 мА.

Аналоговые и дискретные входные сигналы поступают на соответствующие модули ввода контроллеров УСО, а выходные сигналы с модулей вывода контроллеров - на органы управления.

Все приборы и аппараты, расположенные во взрывоопасных зонах классов 0, 1 и 2 в соответствии с правилами устройства электроустановок, включены в искробезопасную электрическую цепь или имеют вид взрывозащиты - взрывонепроницаемая оболочка (Exd).

Работа системы автоматики происходит следующим образом. Первичная информация о технологических параметрах, параметрах состояния оборудования и окружающей среды помещений НПС, формируемая с помощью аналоговых измерительных приборов и сигнализирующих приборов релейного типа поступает на модули программируемых логических контроллеров УСО. Токовые или потенциальные сигналы преобразуются в цифровой код для обработки в процессоре контроллера.

Программное обеспечение КЦ и контроллеров УСО выполнено на языке программирования «CONT» с использованием интегрированной среды разработки ПО «CONT-Designer». ПО реализует алгоритмы:

- обработки первичной информации;

- управления и контроля МНА и вспомогательных систем;

- контроля технологических параметров и защиты НПС;

- подготовки и передачи информации о состоянии технологических объектов управления на верхний уровень (рабочие станции оператора и в МДП);

- обработки команд управления с верхнего уровня;

- обмена информацией с РДП и связи с линейной телемеханикой.