Функциональная схема автоматизации

Функциональная схема автоматизации (ФСА) состоит из чертежей, на которых схематично или условными обозначениями отображены:

- технологическое оборудование;

- коммуникации;

- органы управления;

- средства автоматизации, такие как приборы, регуляторы и вычислительные устройства

На функциональной схеме указываются связи между технологическим оборудованием и отдельными элементами автоматики. Чтобы не нагромождать чертеж принято не отображать на функциональной схеме автоматизации вспомогательных устройств, как источники питания, соединительные коробки и другие монтажные элементы.

Принято выполнять ФСА на одном чертеже, где будут отображены аппаратура всех систем управления, регулирования и сигнализации, относящиеся к данной технологической установке. Более подробные и детальные чертежи, a также ведомости и заказные специфики выполняются уже на основе функциональной схемы автоматизации.

Функциональная схема автоматизации приведена в Приложении А

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ АС

Структурная схема системы

Объектом управления является КНС, в соответствии с ТЗ разработаем   систему     автоматизированного управления данным технологическим процессом.

Особенность каждой системы управления является программноаппаратная платформа, используемая на каждом из трех уровней:

- Нижний уровень: первичные датчики такие, как расходомеры, датчики давления и температуры, a также исполнительные устройства, например, регулирующий клапан.

- Средний уровень: локальный контроллер под управление операционной системы, выполняющий функции по сбору, учету и хранению информации с нижнего уровня, a также управление исполнительными устройствами.

- Верхний уровень: коммуникационного контроллера, компьютеров и базы данных, объединенных в одну локальную сеть Ethernet, благодаря которым диспетчер и оператор могут контролировать и управлять автоматизированной системой.

Связь автоматизированных рабочих мест оперативного персонала между собой, а также с контроллером верхнего уровня осуществляется посредством сети Ethernet.

Разработка схемы информационных потоков

Схема информационных потоков состоит из 3 уровней:

- уровень сбора и обработки (нижний)

- уровень текущего хранения (средний)

- уровень архивного хранения (верхний)

Нижний уровень включает в себя данные, полученные от физических устройств (датчиков, исполнительных элементов системы):

- данные аналоговых сигналов

- данные дискретных сигналов

- данные о вычислениях и преобразованиях

Средний уровень является свое рода базой данных, которая может быть, как приемников для запрашивания данных от внешних систем, так и источником для отправки данных. Буферная база данных является маршрутизатором информационных потоков от системы автоматики и телемеханики до графических экранных форм APM-приложений. На этом уровне полученные данные ПЛК преобразуются в пакетные потоки информации. Передача данных пакетов между средним и верхним уровнем осуществляется по протоколу Ethernet.

Параметры, передаваемые в локальную вычислительную сеть в формате стандарта ОРС, включают в себя:

- давление газа на входе, МПа,

- давление газа на выходе, МПа,

- разница давлений на входе и на компрессорной станции, МПа,

- температура газа, ºС,

- мощность, передаваемая редуктору нагнетателя, кВт,

- частота вращения ведущего вала колеса редуктора, об/мин,

- давление после центробежных нагнетателей, МПа,

- уровень в емкостях,

- расход газа,

- содержание механических примесей,

- сигнализация о неправильной работе оборудования.

Каждый элемент контроля и управления имеет свой идентификатор (ТЕГ), состоящий из символьной строки. Структура шифра имеет следующий вид: AAA_BBB_CCC, где

1. AAA – место установки датчика источника сигнала или название узла приема сигнала, 3 символа, может принимать следующие значения:

- UZL - узел подключения;

- KRN –кран;

- NAG – коллектор-нагнетатель -AVO – установка охлаждения газа;

2. BBB – уточнение, 3 символа:

- OHR – охранный;

- OBV – обводной;

- CVH – свечной;

- ALARM – аварийная;

- RAZ – разность;

3. CCC – название природы измеряемой величины или описание управляемого параметра, не более 3 символов:

- DAV – давление;

- TMP – температура;

- RAS – расход;

- VLG – влага;

- PRM – примеси;

- OTK – открыт;

- ZKT – закрыт;

Знак подчеркивания _ в данном представлении служит для отделения одной части идентификатора от другой и не несет в себе какого-либо другого смысла.

Кодировка всех сигналов в SCADA-системе представлена в таблице №1.

Таблица №1

Верхний уровень включает в себя, как уже говорилось, коммуникационной контроллер, компьютеры и сервер базы данных, объединенных в одну локальную сеть.

Данные полученные от датчиков с полевого уровня поступают на средний уровень управления к программируемому локальному контроллеру, который выполняет функции:

- Сбор, анализ и хранение информации о состоянии оборудования и параметров технологического процесса;

- Управление и регулирование процессами согласно программе;

- Исполнение команд с диспетчерского пункта;

- Обмен информацией между пунктами.

После среднего уровня информация с локального контроллера поступает на коммуникационный контроллер, находящийся на верхнем уровне, который занимается следующими функциями:

- Сбор информации с локального компьютера;

- Обработка данных, включая масштабирование;

- Регулирование единого времени системы;

- Синхронизация работы подсистем;

- Архивирование выбранных параметров системы;

- Обмен информацией между средних и верхних уровней.

ДП включает несколько станций управления, представляющих собой АРМ диспетчера/оператора. Также здесь установлен сервер базы данных. Компьютерные экраны диспетчера предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления.

Разработка схемы внешних проводок

Схема внешней проводки приведена Приложении Б. Первичные и внещитовые приборы включают в себя 2 пары датчиков давления Метран150, первая пара расположена на «входе» в комплекс компрессорной насосной станции, a вторая пара расположена на участке коллекторовнагнетателей для регулирования перепада давления, датчик температуры Метран-286, расположенный в блоке установки охлаждения газа, пара расходомеров, установленных на свечных кранах и после нагнетателей. Датчики давления и температуры серии «Метран» имеют встроенный преобразователь сигнала, таким образом, на выходе имеем токовый сигнал 4-

20 мА. В расходомерах сигнал с диафрагмы преобразуется в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА.