Автономная система управления запорным оборудованием (АСУ ЗО)
9 Июнь 202209:06
Оперативное управление запорным оборудованием на различных трубопроводах – необходимость, которую осознают все больше и больше руководителей предприятий и технических специалистов. На рынке существуют продукты для решения данной задачи. Но большинство заказчиков останавливают два фактора – стоимость существующих решений и необходимость стационарного электроснабжения запорного оборудования, а если и предлагаются «автономные» системы, то с ограниченным временем автономной работы и необходимостью регулярного обслуживания в виде замены аккумуляторных батарей.Предлагаемая нашей компанией "Автономная система управления запорным оборудованием" (АСУЗО) разрабатывалась с учетом указанных выше факторов. Большую часть времени оборудование комплекса находится в «спящем режиме», однако при этом производится непрерывный контроль важных технологических параметров, а измерение второстепенных, либо энергозатратных величин, производится периодически. Так же АСУЗО периодически проверяет необходимость связи с сервером управления и устанавливает энергозатратный канал связи только при необходимости. Применение оборудования с минимальным энергопотреблением и программная реализация энергосбережения позволили использовать в качестве источника электроэнергии для аккумуляторных батарей солнечные панели. Комплекс способен работать длительное время практически без подзарядки, обеспечивая при этом регулярную связь с управляющим сервером с передачей накопленных архивов измерений и событий, и позволяя сделать одно переключение запорным оборудованием.Электропитание комплекса осуществляется от автономной взрывозащищенной системы электрического питания «ТМТ-ТМ.АРS». Для обеспечения подзарядки аккумуляторных батарей при минусовых температурах используется специальный бокс, размещаемый под землей. При невозможности применения такого решения используются аккумуляторы повышенной емкости, способные обеспечивать электропитание длительное время без подзарядки при низких температурах, но они существенно увеличивают стоимость комплекса.Значительную часть в стоимости АСУЗО составляет электропривод. Применен надежный, но простой привод без возможности регулирования. Возможно использование любого привода, который уже установлен у заказчика, если он поддерживает телеуправление.Для функционирования нашего комплекса не нужны хорошие каналы связи - достаточно простого GPRS-соединения. Оборудование, на базе которого построена АСУЗО, работает в условиях, принятых в качестве стандарта для промышленного оборудования:
температурный диапазон - -40…+70°С;
относительная влажность 95 % при температуре до +35°С;
управление электроприводом;
атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа, группа P1 по ГОСТ Р 52931;
комплекс выполнен во взрывозащищенном исполнении - сертификат «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» ТР ТС 012/2011 №ТС RUC-RU.ИМ43.B.01499 серия RU №0717597;
возможно выполнение корпуса в обычных/вандалостойких шкафах, со степенью защиты IP66;
При необходимости система оснащается контроллером доступа на объект с помощью магнитных карт. При этом осуществляется централизованное администрирование карт доступа, возможность указания перечня объектов к которым разрешен доступ с каждым конкретным ключом.Все управление запорным оборудованием производится с Автоматизированного рабочего места (АРМ) Диспетчера. Для настройки комплекса используется АРМ Администратора. Связь между АСУЗО и АРМ производится через программный комплекс ТМТ, который способен обслуживать множество узлов АСУЗО.Комплекс способен выполнять ряд задач искусственного интеллекта. Опционально АСУЗО может выполнять ряд задач автоматически на «нижнем» уровне без связи с ПК ТМТ. Например, при превышении/падении давления выше/ниже определенного значения производить закрытие запорного оборудования. Данная функция, конечно же, включается и отключается с АРМ Диспетчера. ПК ТМТ может автоматически производить переключения запорного оборудования на нескольких контролируемых пунктах по заданным параметрам, осуществляя оперативный контроль.Необходимо отметить гибкость разработанного комплекса, что позволяет нам оптимизировать его под условия конкретного объекта и использовать уже имеющееся на объекте оборудование.В сочетании с указанными выше факторами предлагаемое нашей компанией решение существенно дешевле имеющихся на рынке аналогов.Основной экономический эффект внедрения данного комплекса заключается в: - снижении затрат на оперативное управление запорным оборудованием; - предупреждении развития аварийных ситуаций и минимизации потерь; - интеллектуализации всей системы трубопроводов.
Состав автономной системы управления запорным оборудованием
Структура АСУЗО представлена на рисунке 1.
В состав комплекса входят:
контроллер ТМТ-ТМ, размещенный в шкафу по стандарту IP66;
сервер управления;
АРМ Администратора;
АРМ Оператора;
электропривод;
контроллер доступа (опционально);
автономная система электрического питания «ТМТ-ТМ.APS».
Контроллер ТМТ-ТМ является микропроцессорным устройством, оснащенным аналоговыми/дискретными входами/выходами и платой силовых реле. Количество входов/выходов зависит от управляемого привода и параметров объекта. Контроллер позволяет выполнять множество вспомогательных задач по обслуживанию объекта – сбор данных с различных датчиков и охранных систем.Программный комплекс ТМТ, который включает в себя:
Сервер управления – программный комплекс, конфигурируемый под требования заказчика. Типично это СУБД MS SQL, Сервер данных и Сервер связи. Возможно использование существующего оборудования у заказчика для работы Сервера управления;
АРМ Администратора – программа для настройки комплекса;
АРМ Диспетчера – программа для оперативного управления работой комплекса. Возможно использование нескольких АРМ с разграничением уровней и объектов доступа.
ПК ТМТ работает под управлением ОС семейства Windows.Электропривод – привод, устанавливаемый на запорное оборудование. Привод подбирается под конкретный объект. В АСУЗО применяются привода с питанием 24В. Использование приводов других номиналов напряжений оговаривается отдельно.Контроллер доступа позволяет аутентифицировать персонал, осуществляющий доступ к объекту.Солнечные панели комплектуются с учетом климатических условий на объекте, необходимого числа операций с запорным оборудованием, мощности модуля аккумуляторных батарей и общего энергопотребления комплекса в зависимости от дополнительных функций.Подземное размещение аккумуляторных батарей в специальном корпусе обеспечивает необходимый температурный режим для их работы. При невозможности применения такого решения используются аккумуляторы повышенной емкости, способные обеспечивать электропитание длительное время без подзарядки при высоких минусовых температурах, что увеличивает стоимость комплекса. Емкость аккумуляторных батарей выбирается, исходя из электропривода, времени автономной работы комплекса в условиях минимальной солнечной освещенности, модуля солнечных панелей, частоты операций с запорным оборудованием.Пример оборудования комплекса представлен на рисунках 2 - 4.
Рис.4. Электропривод и модуль аккумуляторных батарей
Функционирование автономной системы управления запорным оборудованием
Для правильной работы АСУЗО первоначально необходимо сконфигурировать и запустить программный комплекс ТМТ.После запуска АСУЗО связывается с Сервером управления и получает необходимую для работы конфигурацию объекта. Данная конфигурация прошивается в микропроцессор контроллера ТМТ-ТМ, поэтому возможна работа и без получения актуальной конфигурации, однако обновление производится с целью учета возможных, внесенных в АРМ Администратора/Диспетчера, изменений.Затем контроллер с заданной периодичностью производит опрос и архивирование необходимых параметров объекта. Дискретные параметры контролируются постоянно, аналоговые - по заданному интервалу.Регулярно производится контроль запроса от Сервера управления на связь с АСУЗО.При возникновении такого запроса, а также по регламенту, производится подключение к Серверу управления, передача на него накопленной информации, прием команд управления, их выполнение и отчет о результатах.Предусмотрено три режима работы АСУЗО:
основной;
предаварийный – по срабатыванию определенных дискретных датчиков, либо по выходу сигнала с определенных аналоговых датчиков в тревожную зону;
аварийный – по выходу сигнала с определенных аналоговых датчиков аварийную зону.
При выполнении операций с электроприводом контролируется допустимость выполняемых операций, а также процесс их выполнения.При возникновении аварийных ситуаций производится немедленная связь с Сервером управления и информирование о произошедшем на объекте. Что считается аварийной ситуацией, определяется при настройке системы. Это может быть:
срабатывание дискретного входа в 0/1;
изменение состояния дискретного входа;
возврат дискретного входа в нормальное состояние;
выход сигнала с аналогового датчика из зоны допустимых значений в тревожную зону;
выход сигнала с аналогового датчика в аварийную зону;
возврат сигнала с аналогового датчика в зону допустимых значений;
ошибка при операции с электроприводом;
тайм-аут при операции с электроприводом.
При возникновении аварийной ситуации контроллер чаще опрашивает датчики и чаще передает на Сервер управления накопленные данные с целью контроля развития аварийной ситуации. Контроллер осуществляет формирование среза всех измеряемых параметров на заданную отчетную точку – определенный час определенного дня месяца/недели/ежедневно. Возможен режим функционирования, в котором контроллер будет автоматически по какому-либо условию осуществлять операцию по экстренному управлению задвижкой. Данный режим может быть оперативно включен/выключен оператором. Также возможна настройка Сервера управления на выполнения ряда операций автоматически по определенным условиям без участия обслуживающего персонала. Данный функционал обговаривается отдельно. АСУЗО в комплектации с контроллером доступа может быть переведена в сервисный режим как по команде «сверху» от АРМ Администратора, так и при помощи карты доступа локально на объекте, если установлен контроллер доступа. В сервисном режиме не осуществляется срабатывания на датчики системы охраны/охранные входы.
Конфигурирование и администрирование автономной системы управления запорным оборудованием
Все операции по конфигурированию и администрированию комплекса осуществляются посредством АРМ Администратора и АРМ Диспетчера. Описать программный комплекс ТМТ в рамках данного материала невозможно. ПК ТМТ – система диспетчеризации, мониторинга, управления и информационного сопровождения в различных областях промышленности. Модульность ПК ТМТ позволяет создавать информационные системы, которые оптимально соответствуют требованиям заказчика, легко интегрируются с существующим системами и обеспечивают простоту дальнейшего расширения при развитии. ПК ТМТ позволяет:
вести сбор данных в автоматическом режиме и по запросу пользователя;
формировать графики изменения контролируемых параметров;
отображать технологические мнемосхемы по объектам;
хранить технологические параметры с заданной точностью без ограничения срока хранения;
организовать единый интерфейс доступа к данным;
контролировать параметры поставляемого вещества с формированием аварийных сообщений при нарушении заданных границ;
регистрировать сигналы тревог (предупредительных и аварийных);
изменять значения параметров для работы автоматизированных систем на удаленных объектах с рабочего места диспетчера.
Пример окна АРМ Диспетчера для управления запорным оборудованием на ГРП представлен на рисунках 5 и 6.
