Введение
В 2004 году сотрудниками компании «Трайтек» были разработаны и изготовлены опытные образцы блоков управления автоматизированной системы подогревателей газа. Блоки предназначены для управления обогревом узлов редуцирования газа с целью обеспечения безгидратных режимов работы газораспределительных станций. Разработка производилась для подогревателей газа ПТПГ-30, ПГА-200 и аналогичных. В результате проведения работ был создан комплекс технических средств и разработано прикладное программное обеспечение для автоматизации управления процессами подогрева газа высокого давления с целью улучшения эксплуатационных характеристик оборудования.
Краткое описание блока управления
Блок управления (рис. 1) разработан на базе IBM PC совместимого промышленного контроллера производства фирмы Fastwel.
Блок управления является модульным, программно конфигурируемым. В его состав входят:
-
модуль микроконтроллера CPU188-5MX;
-
модуль дискретного ввода TBI-24/0C;
-
модуль релейной коммутации TBR8.
В качестве средства отображения информации используется графический жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) фирмы Powertip с разрешением 320×240 пикселов. Питание блока осуществляется от однофазной сети переменного тока или от сети постоянного тока.
Модули, входящие в состав блока управления, размещаются в шкафу типа АЕ фирмы Rittal.
Микроконтроллер CPU188-5MX предназначен для обработки аналоговых и дискретных сигналов, поступающих от размещённых на подогревателе датчиков, формирования сигналов управления, обеспечения отображения показаний датчиков на графическом ЖКИ, отработки команд оператора, а также для обмена информацией с интеллектуальными датчиками и с верхним уровнем автоматизации.
Предусмотрены следующие органы управления (кнопки без фиксации): «ПУСК», «СТОП», «СБРОС», «↑», «↓», «←», «→».
Программное обеспечение функционирует под управлением операционной системы, совместимой с MS-DOS 6.22.
Функционирование блока управления в составе системы
Разработанный блок управления выполняет функции автоматического контроля состояния дискретных и аналоговых датчиков, контролирующих технологический процесс, поддержания заданного значения температуры подогреваемого газа, контроля аварийных ситуаций и связи с верхним уровнем АСУ предприятиями и производствами.
Блок управления может работать в одном из следующих режимов:
-
«Стоп» (рис. 2),
-
«Розжиг»,
-
«Прогрев»,
-
«Работа» (рис. 3),
-
«Авария»,
-
«Настройка».
Система постоянно осуществляет опрос состояния каналов дискретного ввода с выводом на ЖКИ наименования каналов, сигнализирующих об аварии. При срабатывании дискретных аварийных датчиков или при выходе значений сигналов аналоговых датчиков за допустимые пределы на индикатор выводится соответствующая информация и система блокирует запуск технологического процесса.
Автоматический пуск подогревателя газа производится в следующей последовательности:
-
предварительная вентиляция топки;
-
розжиг запальной горелки (режим «Розжиг»);
-
розжиг основной горелки в режиме малого горения;
-
прогрев топки в режиме малого горения (режим «Прогрев»);
-
переход в штатный режим работы (режим «Работа»).
При подготовке, в процессе запуска и во время работы блок управления отображает на экране индикатора состояние исполнительных устройств, дискретных и аналоговых датчиков.
Встроенное программное обеспечение осуществляет:
-
гибкую настройку параметров блока управления с помощью иерархического меню;
-
графическое отображение процесса, состояния исполнительных устройств и датчиков, а также текущих значений параметров с помощью мнемосхемы;
-
защиту изменения параметров путём ограничения доступа к меню с помощью пароля;
-
регулирование температуры с использованием датчика температуры с дискретным или аналоговым выходом;
-
возможность связи с интеллектуальными датчиками;
-
возможность связи с верхним уровнем автоматизации.
Наличие встроенного сторожевого таймера обеспечивает перезапуск рабочей программы в случае зависания.
Функциональная схема автоматизированной системы управления подогревателем газа, построенной на базе описываемого блока, представлена на рис. 4.
Микроконтроллер, составляющий ядро блока и всей системы управления, обрабатывает информацию, полученную от аналоговых и дискретных датчиков, обеспечивает отображение на экране графического ЖКИ мнемосхемы процесса и числовых значений параметров, поддерживает заданные режимы подогрева, производит останов системы в аварийном режиме. В штатном режиме реализуется двухпозиционное регулирование температуры нагреваемого газа с индикацией на экране ЖКИ текущего и заданного значений температуры, а также величины аварийного порога. Сигнал обратной связи может подаваться на регулятор с аналогового или дискретного датчика температуры. В этом режиме также предусмотрен переход в ручной режим управления горением (большое/малое горение).
В режиме «Авария» (при выходе значений контролируемых параметров за допустимые пределы) рабочая программа обеспечивает защитное отключение управляемого объекта путём прекращения подачи топлива. При этом включается аварийная звуковая сигнализация, и на экран ЖКИ выводится сообщение о причине отключения. Информация о причине отключения сохраняется до момента ручного сброса режима аварийного отключения. После аварийного отключения исключён автоматический перезапуск управляемого объекта.
Связь с верхним уровнем АСУ осуществляется через интерфейс RS-485. Блок управления всегда является ведомым, то есть не может передавать информацию в канал без запроса ведущего, в качестве которого выступает управляющий компьютер.
Настройка блока управления осуществляется с помощью интуитивно понятного интерфейса пользователя, посредством иерархического графического меню и диалогов ввода информации – тем самым снижается сложность настройки и освоения системы обслуживающим персоналом.
Эксплуатационные характеристики
Блок управления автоматизированной системы подогревателей газа по устойчивости к климатическим и внешним воздействиям соответствует группе УХЛ 4 по ГОСТ 15150. Климатические условия, при которых допускается использование блока:
-
температура окружающего воздуха от –20 до +70°C;
-
относительная влажность до 90% при температуре +30°C;
-
атмосферное давление 630...800 мм рт. ст.
Система функционирует в непрерывном режиме круглосуточно и соответствует требованиям, предъявляемым к многоканальным, ремонтопригодным и восстанавливаемым системам.
Решения для разных видов по догревателей
Работы по созданию блока управления подогревателем газа были завершены комплексными испытаниями на действующем оборудовании.
Новой разработкой в этой области, отвечающей более жёстким требованиям, стал комплект управляющего оборудования для системы подогрева воды (рис. 5). В состав комплекта, помимо описанного блока управления, вошли силовой блок и набор монтажных кабелей.
Таким образом, компания «Трайтек» стала предлагать своим заказчикам комплексные решения в области управляющих устройств.
В последующие годы специалисты компании «Трайтек» использовали полученный опыт и технические решения при разработке комплекта управляющего оборудования для подогревателя нефти (рис. 6), модифицированного для применения комплектных газовых горелок известных фирм Ecoflam и Baltur.
В настоящее время спрос на подобные системы управления, имеющие по сравнению с аналогами более развитые функциональные возможности и повышенные характеристики надёжности, постоянно растёт.
Заключение
В процессе выполнения работ для различных заказчиков были сформулированы общие характеристики систем управления подогревателями и разработан комплект управляющего оборудования, который соответствует всем требованиям оборудования, поставляемого в нефтегазовую отрасль.
Разработанный комплект управляющего оборудования позволил:
-
на основе конструкторской, схемотехнической и программной унификации решать вопросы управления подогревателями в более короткие сроки, чем у других подобных систем;
-
выдерживать короткие сроки изготовления оборудования на заказ;
-
дать возможность специалистам заказчиков изменять многие настройки действующего оборудования в процессе последующей эксплуатации (логику срабатывания дискретных датчиков, диапазоны и уставки аналоговых датчиков).
Системы управления подогревателями газа, нефти и воды прошли успешную апробацию в течение более чем двух лет.
В ближайшие планы разработчиков входит дополнение поставляемых комплектов оборудования датчиками параметров технологического процесса, исполнительными устройствами, выносными органами управления и индикации (по требованию заказчиков). Кроме того, ведутся работы над программным обеспечением верхнего уровня, которое позволит интегрировать отдельные устройства в единую систему. ●
Авторы — сотрудники ООО «Трайтек Инфосистемс»
Телефон: (8452) 52-0101
56 Факс: (8452) 52-0109
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
