РАЗРАБОТКА, ПРОЕКТ, СБОРКА И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

ШКАФ ТЕЛЕМЕХАНИКИ ШУ ТМ

для передачи и хранения данных о температуре и давлении в нефтепроводе, состоянии задвижек, вентиляторов, насосов, включая управление.
  • Нефтепровод от УПН «Баяндыская» до точки врезки в товарный нефтепровод «Харьяга-Уса», 2018
шкаф телеметрии ШУ ТМ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Система телемеханизации

Телемеханика — система управления и контроля на расстоянии с возможностью передачи по специализированным каналам связи кодированных электрических или радиосигналов, несущих управляющую информацию или данные о состоянии контролируемого объекта. Объектами телемеханического управления и контроля могут служить технологические процессы, машины, устройства, биологические системы, объекты энергосистем, газо- и нефтепроводов, атомных электростанций, некоторых химических предприятий, автоматических метеостанций и так далее.

телеметрия
ЗАДАЧА/ПРОБЛЕМА

Техническое задание заказчика

Шкаф телемеханики ШУ ТМ предназначен для сбора и обработки информации с первичных средств измерения технологических параметров, контроля и управления оборудованием и обмена информацией с ДП по технологическим каналам связи по протоколу обмена согласно ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2006.

Шкаф телемеханики должен состоять из:

  • источника бесперебойного питания ИБП, предназначенного для питания ПЛК, датчиков нижнего уровня, барьеров искрозащиты, элементов коммутации при отключении электроснабжения;
  • программируемого логического контроллера ПЛК, предназначенного для сбора и обработки информации с первичных датчиков, формирования сигналов управления, приема и передачи информации в РДП и МДП;
  • барьеров искрозащиты, обеспечивающие питание, искрозащиту и преобразование выходного сигнала датчиков. Вид и маркировка взрывозащиты — искробезопасная электрическая цепь ExiаIIC.;
  • органов управления, индикации, элементов коммутации и защиты, предназначенные для управления и индикации состояния первичного оборудования, согласования цепей ПЛК с первичными преобразователями;
  • вспомогательного оборудования, включающее в себя средства контроля и регулирования температурного режима шкафа, средства контроля и обслуживания шкафа;
  • модулей грозозащиты, обеспечивающих защиту оборудования от наведенного электромагнитного импульса грозовых разрядов (статическое напряжение);
  • металлического шкафа, предназначенного для размещения и защиты от внешних воздействий ПЛК, ИБП, барьеров, вторичных приборов, элементов коммутации и защиты.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Требования к ПЛК

ПЛК должен обеспечивать:

  • самотестирование при включении и работе;
  • измерение, фильтрацию, линеаризацию и масштабирование входных аналоговых сигналов;
  • ввод дискретных сигналов о состоянии технологического оборудования, положении исполнительных механизмов;
  • вывод команд телеуправления;
  • передачу информации об измеряемых парметрах и состоянии технологического оборудования.
  • передачу данных с меткой времени. Метка времени должна присваиваться переменной в момент возникновения события с разрешающей способностью не хуже 50 мс.
  • Время обработки сигналов в ПЛК не должно превышать 0,1 с.
  • ПЛК должен иметь возможность синхронизации времени ТМ по протоколу SNTP от сервера телемеханики.
  • Схемотехника ПЛК должна обеспечивать гальваническое разделение между внутренней шиной ПЛК и внешними цепями ввода-вывода, каналами передачи данных.
  • Для каналов ввода аналоговых сигналов кроме этого должно обеспечиваться взаимное гальваническое разделение между цепями измерения и внутренней шиной ПЛК и ИБП.
  • ПЛК должен обеспечивать измерение тока в пределах от 4 до 20 мА.
  • Система дискретного ввода и вывода ПЛК должна иметь индикацию состояния.
  • ПЛК должен обеспечивать прием пассивных дискретных сигналов.
  • Сигналы управления должны обеспечивать замыкание (или размыкание) контакта с разрывной помощью до 120 В·А при напряжении 220 В переменного тока и 700 Вт при 220 В (110 В) постоянного тока.
  • Программное обеспечение (ПО) ПЛК должно выполнять логические и вычислительные операции по реализации функций сбора, обработки, сохранения и передачи данных по телемеханике.
  • ПЛК должен поддерживать возможность конфигурирования с помощью сенсорной панели оператора.
  • ПО ПЛК должно выполнять следующие функции: выполнять самотестирование ПЛК в фоновом режиме, принимать сигналы с датчиков и передавать их значения по каналу связи, принимать и исполнять команды управления, фиксировать и передавать по каналу связи сигнал о подключении портативного пульта инженера, передавать по каналу связи диагностическую информацию о состоянии ПЛК.
плк для телемеханики
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ ШКАФА ТМ

  • Шкаф телемеханики ШУ ТМ должен иметь органы управления и индикации (переключатели поворотные, кнопочные, индикаторы, индикаторные панели и т.д.) с целью предоставления обслуживающему персоналу возможности местного управления и контроля за состоянием объекта управления и оборудования шкафа.
  • Органы управления должны обеспечивать переключение режима управления задвижкой “местное — отключено — дистанционное”. В режиме “местное”, управление должно осуществляться от кнопок, расположенных на двери шкафа.
  • На двери шкафа ТМ должна осуществляться световая индикация состояния каждой задвижки, а также вентилятора и дренажного насосам.
  • Средства контроля и регулирования температурного режима должны обеспечивать: получение сигналов о выходе температуры в шкафу за заданные пределы, включение встроенных средств нагрева и вентиляции для поддержания температуры в шкафу в допустимых пределах, запрет на включение электронного оборудования при выходе температуры в шкафу за допустимые рабочие значения.
  • Средства контроля и обслуживания шкафа должны обеспечиваться: лампой местного освещения, датчиком вскрытия двери,розеткой для подключения вспомогательного оборудования и приборов.
  • Лампа и розетка должны функционировать при обесточивании остальной схемы шкафа управления автоматическим выключателем.
телемеханизация
РЕЗУЛЬТАТ

Описание работы готовой системы

Шкаф телемеханики или шкаф управления линейной телемеханикой предназначен  для сбора и обработки информации с первичных средств измерения технологических параметров, контроля и управления оборудованием и обмена информацией с диспетчерским пультом по технологическим каналам связи по протоколу обмена согласно ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2006.

После включения питания на двери шкафа управления должна включиться в работу сенсорная панель оператора. На панели оператора отображаются состояния сигнализации внешних устройств, а также выводятся показания аналоговых датчиков. После загрузки процессора панели оператора происходит включение главного экрана. Если панель оператора находится без действия более 20 минут, то подсветка экрана гаснет. Подсветка экрана включается нажатием на сенсор экрана либо при возникновении какого-либо события.

На главном экране отображена следующая информация:

  • Текущее время. На экране есть индикатор текущего времени, время панели оператора синхронизируется с часами реального времени контроллера, если синхронизация не произведена, то на панели оператора будет указано время, которое было записано при последней успешной синхронизации с контроллером.
  • Текущие показания аналоговых датчиков давления, температуры, загазованности в реальных единицах (после масштабирования).
  • Состояние задвижки. На экране показано условное изображение задвижки с электроприводом. При различных состояниях изображение принимает различные цвета с текстовыми пояснениями. При открытии или закрытии задвижки цвет изображения – зеленый (мигающий), при полном открытии или закрытии задвижки – зеленый (постоянное свечение с текстовой строкой открыт или закрыт), при аварии – красный цвет, при включении ручного (местного) режима задвижки – желтый. Также показывается состояние режима задвижки – местный или дистанционный.
  • Состояние датчика прохождения скребка. Индикатор скребка может принимать три состояния — серый (скребок не дошел до датчика), зеленый (есть сигнал с датчика прохождения скребка), красный (неисправность датчика прохождения скребка)
  • Для блок-боксов показаны состояния пожарной сигнализации, а также состояния датчиков открытия дверей.
  • Для блок-бокса АСУ ТП показаны состояния шкафа ЛТМ.
  • На главном экране есть кнопка меню, которая позволяет перейти на другие экраны панели оператора: состояния дискретных входов и их инвертирование, состояние аналоговых входов и их масштабирование, настройки (устанавливаются предельные значения параметров, адреса Modbus задвижек)
  • Строка аварийных сообщений. При аварии на экране будет выведено соответствующее сообщение в виде бегущей строки.
  • Также на главном экране есть индикатор состояния управления задвижкой. Если контроллер обнаруживает устойчивую связь с задвижкой по RS-485 интерфейсу, то управление осуществляется по каналу интерфейса и на экране высвечивается индикатор – по шине RS-485. Если нет устойчивой связи с контроллером, то управление задвижкой осуществляется при помощи дискретных сигналов, на экране высвечивается индикатор – по DI сигналам.
РЕАЛИЗАЦИЯ

Примененные решения

процесс сборки шу тм

Органы индикации и управления.

На двери шкафа управления имеются следующие кнопки и индикаторы:

  • Лампа желтого цвета «Питание от ИБП», светится при неисправности сетевого напряжения и при переходе питания на источник бесперебойного питания ИБП.
  • Лампа красного цвета «АВАРИЯ», светится когда контроллер обнаруживает одну или несколько аварийных ситуации, а именно: пожар в блок-боксах, неисправность датчиков прохождения скребка, разгерметизация камеры, авария задвижки, высокий уровень загазованности. Лампа светится до тех пор, пока обнаруживается авария.
  • Переключатель режима задвижки «Местный- 0 – Дистанционный». При переключении переключателя в местный режим управление задвижкой осуществляется от кнопок на шкафу управления. При переводе переключателя в дистанционный режим, управление задвижкой осуществляется по каналам телеуправления.
  • Кнопка-лампа зеленого цвета «Открыть/Открыта», при нажатии на кнопку в местном режиме подается сигнал на открытие задвижки, при этом если поступает сигнал открытия задвижки лампа начинает мигать, а при достижении конечного положения задвижки лампа светится постоянно.
шкаф телеметрии шу лтм
  • Кнопка-лампа зеленого цвета «Закрыть/Закрыта», при нажатии на кнопку в местном режиме подается сигнал на закрытия задвижки, при этом если поступает сигнал закрытия задвижки лампа начинает мигать, а при достижении конечного положения задвижки лампа светится постоянно.
  • Кнопка красного цвета «Стоп» останавливает открытие или закрытие задвижки.

Поддержание температурного режима шкафа управления.

Шкаф телемеханики оборудован средствами поддержания температуры внутри шкафа. Вентилятор с  фильтром и выпускной решеткой с фильтром обеспечивают вентиляцию воздуха внутри шкафа при повышении температуры и срабатывании термостата охлаждения. Обогреватель служит для подогрева шкафа управления при понижении температуры и срабатывании термостата нагрева.

При слишком высокой и низкой температуре в шкафу управления (когда вентилятор и обогреватель не могут поддержать необходимую температуру внутри ШУ) происходит формирование телесигналов, которые сигнализируют о слишком высокой или слишком низкой температуре в шкафу.

Алгоритмы включения вентилятора блок-бокса укрытия.

Шкаф телемеханики ШУ управляет включением и отключением вентилятора в блок-боксе укрытии по следующему алгоритму:

  • Если приходит сигнал, что вентилятор находится в дистанционном режиме, то разрешается подача команд на его запуск, при отсутствии сигнала дистанционного режима вентилятора насос не запускается, а если был включен, снимается команда пуска.
  • При получении команды телеуправления на пуск вентилятора, производится пуск вентилятора, при получении команды остановки вентилятор останавливается.
  • При срабатывании сигнала загазованности в блок-боксе больше Qпредупреждения происходит включение вентилятора. При этом происходит включение светозвуковой сигнализации «ГАЗ»
  • При срабатывании сигнала загазованности Qмаксимальная, при срабатывании сигнала «Пожар» в блок-боксе укрытии, при отключении сигнала Qпредупреждения происходит отключение вентилятора.

Алгоритмы включения дренажного насоса.

Уровень в дренажной емкости поддерживается при помощи аналогового датчика уровня, аварийного датчика уровня и дренажного насоса.

Алгоритм включения дренажного насоса такой:

  • Если насос и задвижка перед насосом находятся в дистанционном режиме, разрешается запуск насоса.
  • Если уровень в дренажной емкости ниже отметки Lминимальный, то включение насоса запрещается.
  • При получении команд на включение или отключении насоса, происходит включение или отключение насоса.
  • При срабатывании аварийно максимального датчика уровня или при поступлении сигнала с аналогового датчика уровня Lмаксимальный осуществляется запуск насоса.
  • Насос отключается при поступлении следующих сигналов : при сигнале «Пожар» в блок-боксе укрытии ЕП, при загазованности больше Qпредупреждения, по команде телеуправления, при снижении уровня в емкости и формировании сигнала Lминимальный.
  • Команда на запуск насоса сбрасывается при выключении дистанционного режима насоса.
  • При включении насоса открывается задвижка возле насоса. Открытие задвижки также осуществляется по команде телеуправления или с местного режима при помощи кнопок.
  • При отключении насоса задвижка закрывается. Закрытие задвижки также осуществляется по команде телеуправления или с местного режима
процесс сборки шкафа телемеханики
шкаф телеметрии
барьеры искрозащиты
К списку

Выполненные работы