Блок-бокс контроля и управления системой линейной телемеханики и КИПиА

Блок-контейнеры автоматики, телемеханики, связи и КИП (БТМА, ББТМ, КПТМ)

Назначение блок-бокса контроля и управления СЛТМ и КИПиА

*Справочно:

СЛТМ - Система линейной телемеханики;

КИПиА - Контрольно-измерительные приборы и автоматика.

Для контроля, управления, сбора информации, формирования и посыла команд управления, сигнализации на исполнительные механизмы линейной части газопровода.

Система линейной телемеханики "СЛТМ" является составной частью многоуровневой отраслевой системы оперативно-диспетчерского управления ОСОДУ.

Основными целями СЛТМ являются:

  • Управление тех.оборудованием линейной части стабильных условиях и аварийных режимах;
  • Обеспечение устойчиво надежной работы газопровода за счет оптимизированной системы и управления, режимов работы тех.оборудования по тех.регламенту, стандартам предприятия, ГОСТом, обнаружений отклонений и аварийных инцидентов;
  • Увеличение безопасности эксплуатации МГ;
  • Безаварийная, путем дистанционного отключения нефтегазопроводов;
  • Обеспечение персонала правдивой информацией о ходе техпроцесса и состояния тех.оборудования продуктопроводов для введения оперативного управления;
  • Сокращение ошибок оперативного персонала;
  • Предоставление на вышестоящий уровень информации о работе газопровода.

Внедрение блок-боксов (контейнеров) контроля и управления системой линейной телемеханики позволяет:

  • Снизить потери природного газа за счет снижения времени отключения;
  • Участков, где произошло происшествие;
  • Сократить расходы на обслуживание и управление линейной частью газопроводов.

Для выполнения главных задач по системе управления блок-бокса СЛТМ осуществляет:

  • Циклический сбор данных телеизмерений с удаленных контролируемых пунктов вдоль трассы продуктопровода;
  • Контроль и регистрация предупредительной и аварийной телесигнализации;
  • Регулирование режимов работы оборудования;
  • Теле управление объектами линейной части продуктопроводами;
  • Охранную сигнализацию тех.объектов, блок-боксов;
  • Контроль энергетического снабжения.

Проектируемые модульные блок-боксы соответствуют современному мировому уровню развития требований к содержанию систем, и оборудования обеспечивающих энергоснабжение, обеспечения безопасности, информационно-управляющих систем подобного класса к реализации диспетчерского управления, общесистемным тех.требованиям.

Модульные блок-боксы любых модификаций являются восстанавливаемой и обслуживаемой многофункциональной системой, предназначенной для непрерывного функционирования в режиме 24 ч*365 дней. Время сбора на пульте управления полного объема тех.информации, поступающей контролируемый пункт в цикле регулярного контроля - не более 20 секунд.

Структура системы линейной телемеханики

Система линейной телемеханики реализована в виде иерархической трехуровневой распределенной системы. Нижней уровень-линейной телемеханики - включает в себя первичны средства измерений, контролируемые пункты КП, базовые станции связи БСС. Средний уровень - концентратор данных КД.

Блок-бокс (контейнер) СЛТМ выполнен на основании требований ГОСТ 34.201-89, РД 50-34.698-90.

Технические характеристики блок-бокса управление СЛТМ:

  • Температура воздуха окружающей среды от - 40 С° до + 70 С°;
  • Относительная влажность воздуха от 0 до 100 %, с конденсацией влаги;
  • Максимальная скорость изменения температуры: 20 С°/час;
  • Напряженность электромагнитного поля 10 В/м в диапазоне частот от 20 МГц до 500 Мгц;
  • Допустимое отклонение напряжения питания от минус 15% до 10% (класс АС3 по ГОСТ Р МЭК870-2-1-93);
  • Допустимое отклонение по частоте ±1 Гц (класс DF по ГОСТ Р МЭК 870-2-1-97).

Оборудование СЛТМ размещается в пылевлагозащищенном шкафе в помещении для аппаратуры.

Основные функции блок-бокса управления СЛТМ:

  • Сбор информации с датчиков телеизмерений;
  • Сбор информации с датчиков телесигнализации;
  • Первичную обработку информации;
  • Обмен информации с базовой станции связи и концентратора данных системы телемеханики;
  • Выдаче команд телеуправления на исполнительные механизмы при поступлении соответствующих команд с пульта управления и промежуточного пульта управления.

Каждый канал телеизмерения контроллера сконфигурирован в зависимости от типа применяемых датчиков:

  • Канал телеизмерения давления 4......20 мА, питание на датчик подается от контроллера.

Оборудование Блок-бокс(контейнер) контроля и управления системой линейной телемеханики СЛТМ размещаются на монтажной рейки в пылевлагозащищенном шкафу.

Питание оборудования- контроллера и другого, датчиков ТИ и ТС осуществляет от источника бесперебойного питания (ИБП), входящего в комплект поставки оборудования блок-бокса и выполненного в виде отдельного шкафа.

Аккумуляторные батареи, входящие в состав ИБП, обеспечивает работу средств СЛТМ и другого оборудования в течении 72-х часов с момента пропадания основного напряжения питания.

Для обеспечения оптимального режима заряда аккумуляторов ИБП снабжен терморезистором, закрепленным на АКБ. Встроенная система диагностики регистрирует следующие виды неисправностей в источнике бесперебойного питания:

  • неисправность источника питания 24В;
  • разряд АКБ 24В;
  • отсутствие питания 220 В, 50 Гц;
  • отсутствие питания 24 В на контроллере.

Сигнал "Разряд аккумуляторов" выставляется в активное состояние, когда напряжение аккумуляторных батарей становится ниже нормы (22.0-22.5 В).

Для предотвращения глубокого разряда аккумуляторов в случае отсутствия напряжения питания 220 В, 500 Гц в источнике бесперебойного питания предусмотрена схема отключения АКБ.

Для защиты от коротких замыканий в источнике бесперебойного питания предусмотрены предохранители.

Для защиты оборудования контролируемого пункта и т.п. от выбросов напряжения, вызванных грозовыми разрядами и поступающих по цепи 220 В, 50 Гц, в блок-боксе реализована двухступенчатая система грозозащиты. Для эффективного функционирования грозозащиты оборудование должно быть надежно защищено.

Кроме того, в блок-боксе предусмотрена установка дополнительного автомата защиты. При проектировании контролируемого пункта телемеханики предусматривается резерв по входным и выходным каналам 25% в целях расширения информационных потоков в дальнейшем.

Функционирование технических средств в пусковом режиме.

Блок-бокс система линейной телемеханики систематизирует на основе опроса нижестоящих узлов (контроллеров) вышестоящим узлом.

Основные опросы информационных потоков:

  1. Основной опрос;
  2. Опрос реактивации;
  3. Привилегированный опрос;
  4. Опрос отключенных узлов.

Состав функций, реализуемых системой:

Применительно к газонефтетранспортной системе.

Блок-бокс системы линейной телемеханики СЛТМ выполняет функции управления, контроля, регулирования и информационные.

На контролируемом пункте СЛТМ выполняются следующие информационные, управляющие и обеспечивающие функции:

Функции телеизмерения включают:

  • Телеизмерение давления газа до и после кранов;
  • Телеизмерение давления газа на ресиверах кранов;
  • Телеизмерение темпреатуры газа после кранов.

Функции телесигнализации включает:

  • Телесигнализацию положения телеуправляемых кранов;
  • Телесигнализацию прохождения внутри турбинного устройства;
  • Телесигнализацию нарушения периметра ограждения кранов;
  • Телесигнализацию проникновения через калитки ограждения кранов;
  • Телесигнализацию вскрытия дверей укрытия кранов;
  • Телесигнализацию "Снятие с охраны";
  • Телесигнализацию "Постановка на охрану".

Функции телеуправления включают:

  • Телеуправление (ТУ) кранами;
  • Телеуправление (ТУ) "сброс БПР";
  • Телеуправление сиреной;
  • Телеуправление проверкой работоспособности комплекса инженерно-технических средств охраны.

Интерфейсные связи включают:

Контроль и управление режимом работ станции катодной защиты по интерфейсу RS-485 (измерение поляризационного потенциала в диапазоне от - 2,0 до +2,0 В, измерение потенциала с омической составляющей в диапазоне от минус 10,0 до +10,0 В, измерение тока поляризации вспомогательного электрода в диапазоне от - 5 до + 5 мА, телесигнализация состояния пластин-индикатора скорости коррозии БПИ-2, телесигнализацию вскрытия КДП (устройство сбора информации).

Обеспечение и сервисные функции включает:

  • Аварийная сигнализация об изменениях соответствующих ТС на контролируемом пункте блок-боксе КПББ или выходе ТИ за установки.
  • Синхронизация времени между КП и ПУ.
  • Контроль пароля и прав доступа на уровне контролируемом пункте блок-боксе КПББ для операций ТУ и измерений установок ТИ.
  • Регистрация сбоев в канале связи с формированием ТС.
  • Автоматический переход на резервное питание при исчезновении основного и обратного.
  • Телеизмерение напряжения аккумуляторных батарей контролируемом пункте блок-боксе КПББ, напряжения питающей сети.
  • Телесигнализация целостности цепей исполнительных механизмов.
  • Телесигнализация исчезновения напряжения питания кранов (=24В)
  • Телесигнализация несанкционированного проникновения в помещение контролируемом пункте блок-боксе КПББ.
  • Телесигнализация электропитанием выходных цепей ТУ.
  • Автоматическую диагностику аппаратных программных средств.

Структура комплекса технических средств

Информация с блок-бокса контролируемого пункта телемеханики передается по кабелю Ethernet на промежуточный  КП и верхний уровень, а также предоставляет возможность передачи по каналам связи - радиорелейным линиям.

Технические характеристики, отличия и особенности используемого контролера:

  1. Процессор АRM с низким энергопотреблением.
  2. Язык программирования IEC 61131 с библиотекой функциональных блоков ACCol III.
  3. Порт Ethernet 100/10 Mб.
  4. До одиннадцати последовательных коммуникационных портов.
  5. Базовый блок на 1,2 и 6 слотов для модулей ввода/вывода и блок расширения на 2,4,8 слотов ввода и вывода.
  6. Наличие различных плат ввода-вывода (телеизмерение, телесигнализация, телеуправление, телерегулирование) и смешанных плат для снижения стоимости малых RTU.
  7. Дополнительные модули ввода и вывода с изоляцией.
  8. Ключ блокировки для предотвращения несанкционированного доступа.
  9. Открытые стандарты программирования, конфигурирования сети и связи.

Центральный процессор:

  • 32-х 64-х разрядный процессор ARM9: 150 МГц;
  • Режим ожидания для маломощных приложений;
  • Выполнение программ: 4 Mб SD RAM;
  • Сохранение данных: 1 Mб памяти с аварийным батарейными питанием;
  • Встроенная Flash память на 8 Мб;
  • Память для архивирования: встроенная в flash память;
  • Светодиодные индикаторы состояния: 6 индикаторов отказа, индикаторы режима ожидания, сторожевой схемы и связи;
  • Замок блокировки клавиатуры.

Связь:

  • Два последовательных порта связи RS 232 со стандартными 9-контактными разъемами типа PC/AT D-sub на модуле центрального процессора, оба поддерживают скорость передачи данных до 115,2 Кб;
  • Два расширения последовательных портов RS 232 или RS 485: до 115,2 Кб. Один стандартный 9-контактный разъемам типа PC/AT D-sub и один 8-штырьковый разьем типа RJ45;
  • Изоляция: последовательные порты связи RS 485 изолированы до 500 В постоянного тока;
  • До трех независимых Ethernet 100/10 Base-T портов с RJ45-разъемами;
  • Изоляция: порты Ethernet  до 500 В постоянного тока.

Программное обеспечение СЛТМ включает в свой состав «Системное программное обеспечение»:

  • Операционная система Microsoft Windows XP;
  • Операционная система ProConOS;
  • Пакет программ Microsoft Office;
  • Пакет программ Wonderware Development Studio;
  • Системные программы OpenBSI (программы NetView, ObjectServer и другие);
  • Системные программы и библиотеки контроллеров.

Прикладное программное обеспечение:

  • Прикладное программное АРМ системного инженера;
  • Прикладное программное обеспечение устройств.

Сервисное программное обеспечение:

  • Сервисные программы OpenBSI (DataView, LocalView и т.д.);
  • Сервисные программы (включая библиотеку функций ACCOL III);
  • Пакет программ DataRadio.

Программное обеспечение устанавливается на следующие технические средства СЛТМ:

  • ПУ СЛТМ;
  • Пост системного инженера;
  • Переносной АРМа инженера СЛТМ (ноутбук);
  • Концентратор данных (устройство Интеллектуальный контролер);
  • Базовая станция (устройство Интеллектуальный контролер);
  • КП СЛТМ (Интеллектуальный контролер).

Математическо-информационное обеспечение

  • Алгоритм управления краном

Назначение и характеристика:

Алгоритм управления краном предназначен для обеспечения дистанционного управления шаровыми кранами. Для обеспечения дистанционного управления краны должны быть оснащены электропневматическими узлами управления с обеспечением формирования двух сигналов управления краном и блоком концевых переключателей с обеспечением формирования двух дискретных сигналов положения крана.

Алгоритм управления краном обеспечивает защиту оборудования шаровых кранов от неправильных действий персонала диспетчерской службы, в том числе от подачи недопустимых команд на блок управления.

Алгоритм предоставляет возможность персоналу диспетчерской службы выполнять следующие дистанционные команды:

  • открытие крана;
  • закрытие крана;
  • экстренный сброс управления краном.

Алгоритм контроля утечек газа в районе линейных крановых узлов

Контроль утечек газа из магистрального газопровода осуществляется программным путем на уровне контроллера КП. Сигнал об утечке формируется в случае падения давления на 10% от номинала за 1 минуту.