Комплекс «Магистраль-2″

НАЗНАЧЕНИЕ

Информационно-измерительный комплекс «Магистраль-2″ (сертификат об утверждении типа средств измерений RU.C.34.004 № 28179) предназначен для измерения, сбора, первичной обработки и трансляции на верхний уровень диспетчеризации параметров телемеханизации различных технологических объектов с переменным набором телефункций, таких как: крановые площадки, объекты линейной части трубопроводов, пункты замера газа, газораспределительные станции, удаленные технологические сооружения и другие рассредоточенные объекты. Отличительной особенностью комплекса является многоуровневая распределенная структура, блочно-модульное построение аппаратных средств контролируемого пункта и открытая архитектура.

Комплекс выполняет следующие функции
  • телеизмерение, преобразование и нормирование текущих мгновенных (ТТ) и/или интегральных (ТИ) значений технологических параметров как постоянно, по внутреннему алгоритму, так и по команде с пункта управления;
  • телесигнализация положения, состояния и режимов работы технологического оборудования и вспомогательных объектов (ТС);
  • телесигнализация аварийных ситуаций и режимов работы технологического оборудования и вспомогательных объектов (ТСА);
  • телеуправление технологическими объектами (ТУ);
  • телерегулирование (ТР);
  • формирование и передача на верхний уровень телеметрической информации о состоянии каналов связи и устройств комплекса, в том числе сигналов недостоверности информации по ТИ, ТС, ТСА и информации о невозможности выполнения телеопераций ТР и ТУ;
  • защита от выполнения ложных команд или передачи ложной информации;
  • автоматическое переключение устройств комплекса с рабочих на резервные источники питания при исчезновении напряжения на рабочем вводе питания и обратное переключение при его восстановлении;
  • передача информации на верхний уровень и прием команд с верхнего уровня;
  • регистрация и накопление в базе данных информации по функционированию устройств комплекса и изменению технологических параметров.

СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ

Комплекс «Магистраль — 2″ имеет уровни сбора и обработки информации:

  • уровень передачи данных и диспетчерского контроля (верхний уровень)
  • технологический уровень (нижний уровень)

На верхнем уровне комплекса используются следующие компоненты:

  1. 1 — автоматизированные рабочие места диспетчеров на базе дублированных и одиночных персональных компьютеров промышленного исполнения (пункты управления — ПУ);
  2. 2 — рабочие станции, функционирующие в режиме коммуникационных серверов и поддерживающие диагностические функции (центральные концентраторы информации — ЦКИ);
  3. 3 — устройства сбора, обработки и хранения технологической информации группы объектов из состава нижнего уровня комплекса (концентраторы информации — КИ).

Типично аппаратура ПУ располагается в диспетчерской, а аппаратура ЦКИ — в узле связи. Для обеспечения надежной работы ПУ и ЦКИ комплектуются персональными компьютерами промышленного исполнения. Связь между ПУ и ЦКИ осуществляется с применением стандартных средств и систем связи (физическая линия, оптоволокно, радиосвязь, GSM-связь, сеть Ethernet).
КИ предназначен для интеграции нескольких объектов комплекса нижнего уровня. КИ может использоваться для согласования разнотипных сегментов системы связи (например, радиорелейная связь и радиомодем)

На нижнем уровне комплекса возможно использование контролируемых пунктов телемеханики (КП), систем автоматического управления газораспределительных станций (САУ ГРС) и устройств управления объектом (УУО), территориально распределенных в соответствии с расположением технологических объектов.

В качестве программного обеспечения, устанавливаемого на БСУ, КИ, ЦКИ и ПУ применяется комплекс программ «ЗОНД» разработанный ООО фирма «Газприборавтоматика». ПО БСУ, КИ, ЦКИ и ПУ в совокупности обеспечивает сбор технологической информации в реальном масштабе времени, ее отображение и архивирование, трансляцию команд управления оборудованием, а также выполнение других функций, присущих SCADA-системам.

ПУ представляет собой комплекс программно-технических средств, предназначенных для функций телеизмерения, телеконтроля, телеуправления и телерегулирования объектами магистральных газопроводов в составе комплекса телемеханики «Магистраль-2″, а также для управления информационной составляющей комплекса (изменение режимов, задание уставок, запуск алгоритмов). На базе ПУ организуется рабочее место сменного инженера (диспетчера, оператора) линейно-производственного управления магистральных газопроводов (ЛПУМГ) или компрессорной станции (КС).

В БАЗОВЫЙ СОСТАВ ПУ ВХОДЯТ СЛЕДУЮЩИЕ КОМПОНЕНТЫ:
  • конструктив IPC-620;
  • одноплатный промышленный компьютер PCA-6159H/BARE;
  • монитор ViewSonic 21;
  • принтер;
  • источник бесперебойного питания Smart 19;
  • комплект программного обеспечения «Зонд».

ЦКИ представляет собой комплекс программно-технических средств, предназначенных для выполнения всех функций, присущих ПУ, но без постоянного пользователя. Типично использование ЦКИ на узле связи для интеграции данных многих (в том числе разнотипных) каналов связи.

В СОСТАВ ЦКИ ВХОДЯТ СЛЕДУЮЩИЕ КОМПОНЕНТЫ:
  • конструктив IPC-620;
  • одноплатный промышленный компьютер PCA-6159H/BARE;
  • монитор ViewSonic 21;
  • источник бесперебойного питания Smart 19;
  • связной адаптер (по требованию)
  • мультиплексор последовательных каналов связи (по требованию)
  • комплект программного обеспечения «Зонд».

КИ не имеет средств человеко-машинного интерфейса и в автоматическом режиме выполняет функции сбора и обработки технологической информации с подчиненных ему контролируемых пунктов. Конструктивно КИ выполнен в пластиковом корпусе фирмы «Bopla» размером 250х160х92мм (тип ЕТ240, класс защиты IP65), где размещаются процессорный модуль, источник питания и, при необходимости, модуль расширителя последовательного интерфейса.

КП ВЫПОЛНЯЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ФУНКЦИИ:
  • телеизмерение, преобразование и нормирование текущих и интегральных значений технологических параметров;
  • телесигнализация положения, состояния и режимов работы технологического оборудования и вспомогательных объектов, в том числе и аварийная телесигнализация;
  • телеуправление технологическими объектами;
  • телерегулирование.
  • сопряжение с внешними устройствами по цифровым каналам связи.

КП может иметь энергонезависимое исполнение (малопотребляющее КП)

В СОСТАВ КП ВХОДЯТ СЛЕДУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА:
  • устройство связи и управления (УСиУ);
  • устройство бесперебойного питания (УБП);
ДОПОЛНИТЕЛЬНО В СОСТАВ КП МОГУТ ВХОДИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ:
  • устройство управления объектом (УУО).
  • шкаф питания (ШкП);
  • блок контроля и защиты с комплектом устройств охраны и оповещения (БКЗ).

УСиУ совместно с УБП входит в состав КП и выполняет функции телеизмерения, телесигнализации, телеуправления и телерегулирования, а также поддерживает функции связи с аппаратурой передачи данных верхнего уровня и УУО. УСиУ состоит из набора функциональных блоков и устройств, выполняющих измерительно-управляющие и коммутационные функции и объединенных единым межблочным интерфейсом, включающим в себя шины питающих напряжений постоянного тока +27 В и +110 В, шины отвода волн перенапряжений на защитный контур заземления, а также межблочный последовательный канал передачи данных, физический уровень которого соответствует требованиям интерфейса RS485. Межблочный интерфейс УСиУ посредством внешних кабелей связан с УБП и БКЗ.

В СОСТАВ УСИУ МОГУТ ВХОДИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА:
  • блок связи и управления (БСУ);
  • блок функциональный (БФ) на фиксированное (БФТС, БФТИ, БФТУ) или произвольное количество телеопераций (например, 8 ТИ, 8 ТС, 1 ТУ);
  • блоки соединительные (БС);
  • плата соединительная (ПС).

Номенклатура используемых в УСиУ блоков и их количество зависят от конкретного технологического объекта, что определяется на стадии проектирования. БСУ выполняет управляющие функции и является связующим звеном между функциональными блоками УСиУ и АПД верхнего уровня. По отношению к функциональным блокам УСиУ блок БСУ является ведущим устройством, выполняющим внутренний алгоритм опроса состояний первичных датчиков. По отношению к АПД блок БСУ поддерживает в качестве ведомого устройства транспортный протокол верхнего уровня.

ПЛАТА ПС ВЫПОЛНЯЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ФУНКЦИИ:
  • сопряжение функциональных блоков УСиУ посредством внешнего кабеля с УБП;
  • сопряжение блока БСУ с физической линией связи УУО;
  • сопряжение с сервисным устройством (сервисное устройство — комплект оборудования с программным обеспечением, предназначенный для отладки функциональных блоков и модулей);
  • расширение следующих каналов связи: физической линии связи УУО, межблочного последовательного канала связи УСиУ, физической линии связи с окончанием АПД КИ, ЦКИ, ПУ.

Конструктивно функциональные блоки и блок БСУ выполнены в корпусах из высокопрочного пластика ABS производства фирмы Bopla размерами 250х160х92 мм, имеющими степень защиты по группе IP65.
Блоки УСиУ крепятся к монтажной панели на задней стене защитных шкафов типа Conceptline немецкой фирмы Schroff Hoffman. Шкафы имеют герметичную дверцу с замками и обеспечивают защиту расположенной в них аппаратуры по группе IP66.

УБП включает в себя сетевой блок с элементами грозозащиты, первичные преобразователи сетевого питания переменного тока в напряжения постоянного тока +27В и +110В, аккумуляторные батареи емкостью 80 А/ч по сети +27В, а также модули, оценивающие состояние вторичных цепей питания с возможностью их разрыва в случае обнаружения короткого замыкания. Суммарной емкости батарей достаточно для поддержания функционирования аппаратных средств контролируемого пункта при отсутствии сетевого питания в зависимости от объема телеопераций в течение 3-45 суток.
Устройство бесперебойного питания связано с УСиУ 9-ти жильным кабелем.

УУО состоит из одного функционального блока и одного соединительного блока. УУО используется в тех местах, где разворачивание полного контролируемого пункта не выгодно по экономическим соображениям. УУО имеет взрывозащищенное исполнение и предназначено для установки непосредственно на объекте во взрывоопасной зоне.
Для связи с УУО в блок БСУ устанавливается модуль модемного элемента, обеспечивающий физическое и логическое сопряжение между УСиУ и УУО. Для обмена данными с УУО применяется 4-х проводная физическая выделенная линия связи, два провода которой используются для передачи напряжения питания постоянного тока +110 В, а два других — для обмена информацией. Обмен информацией с УУО осуществляется частотно-манипулированным аналоговым сигналом на скорости 2400 бит/сек на расстоянии до 4-х километров. УСиУ допускает подключение УУО по радиальной схеме с организацией до 2-х независимых направлений. Общее количество УУО на всех направлениях не должно превышать 15. Для сопряжения блока БСУ с УУО используется плата соединительная ПС.
Набор функций УУО идентичен функциям УСиУ, за исключением функции сопряжения с внешними устройствами по цифровым интерфейсам

Функциональные модули предназначены для:
  • преобразования входных аналоговых сигналов, снимаемых с выходов первичных датчиков, к единой шкале измерений (производственная маркировка модулей НЭ-ХХ);
  • измерение температуры окружающей среды, измерение величины напряжения в цепях питания, аналого-цифрового преобразования входных токовых сигналов (ИЭ-XX);
  • сбора и первичной обработки информации о положении двухпозиционных датчиков телесигнализации с нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми контактами, сопряжения с первичными датчиками, имеющими цифровые частотные выходные сигналы, измерения параметров этих сигналов: количество импульсов, период, частота (ДЭ-ХХ);
  • телеуправления двух-, трехпозиционным объектом телемеханизации (СЭ-ХХ);
  • физического и логического сопряжения между УСиУ и УУО (МЭ-01);
  • сопряжения между КП (САУ) и верхним уровнем (МЭ-03);
  • формирования гальванически развязанного выходного сигнала (ток, напряжение или код), используемого в цепях управления исполнительными устройствами амплитудным сигналом (ЭР-ХХ);
В состав модулей входят следующие узлы:
  • узел управления с кварцевым резонатором и схемой запуска;
  • интерфейсный узел;
  • энергонезависимая Flash-память;
  • функциональный узел (зависит от назначения модуля).

Узел управления выполнен на микроконтроллере с внутренней RISC-архитектурой, особенностями которого являются высокое быстродействие, низкое энергопотребление и усеченный набор из 35 команд.
Узел управления функционирует под управлением специализированного программного обеспечения, разработанного специалистами фирмы ООО Фирма «Газприборавтоматика». Обмен данными производится с использованием расширенного протокола Modbus RTU.
Модули имеют унифицированный конструктив в виде печатной платы размером 130х70 мм с креплениями для установки в монтажную раму функционального блока.
В настоящее время номенклатура модулей комплекса насчитывает более двух десятков. При этом с целью решения задач, возникающих в процессе эксплуатации комплекса на объектах магистрального транспорта газа, а также расширения функциональных возможностей, повышения точности измерений идет постоянная разработка и выпуск усовершенствованных модификаций модулей.

КП также может иметь исполнение в стандарте Евромеханика. Общая шина УСИУ в стандарте «Евромеханика» объединяет определенные контакты разъёмов на кросс-плате. Модули конструктива 3U Евромеханика вставляются в разъемы кросс-платы и функционально наследуют и развивают свойства и программную модель модулей традиционного исполнения. Также в конструктив входит модуль, который содержит вторичный источник питания с преобразователем напряжения постоянного тока 27В/5В.

САУ ГРС производится на базе модулей и блоков комплекса. Технические средства САУ ГРС  смонтированы в стандартном напольном 19” шкафу Rittal, а именно: БФ, модули соединительные, БСУ с процессорным модулем, расширителями портов, локальный пункт управления оператора ГРС – вмонтированный в дверцу плоско-панельный компьютер с ПО Зонд2006 комплекса программ “ЗОНД”. По требованию проектных решений возможно комплектование САУ диодной панелью, панелью управления режимами ГРС, панелью ручного управления кранами. Прикладное программное обеспечение САУ реализуется на базе технологического языка Вычислитель, его код выполняется в среде прикладных задач ПО Микрозонд комплекса программ “ЗОНД” в БСУ. В плане встраивания в распределенную систему комплекса САУ наследует принципы КП. В 2009 г. САУ ГРС на базе комплекса внесены в перечень САУ ГРС, рекомендованных для применения на объектах ОАО “Газпром”.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Среднее количество телеопераций для одного КП (при трех функциональных модулях на УСиУ и трех УУО) — 88
в том числе:

  • Телеизмерений — 28
  • Телесигнализаций — 36
  • Телеуправлений — 24

Максимальное количество КП на одном направлении — 255
Максимальное количество СКП в составе одного КП — 15
Быстродействие при обмене данными между КП и ПУ – 300-9600 бод
Быстродействие при обмене данными между УСиУ и СКП — 2400 бод
Быстродействие при обмене данными между блоками УСиУ — 57600 бод
Длина линии связи между УСиУ и СКП до 4000 м;
Длина канала передачи данных между блоками УСиУ до 1000 м;
Емкость резервного источника питания до 160 А/ч;
Гарантированное минимальное время работы от источника резервного питания 72 часа;
Рабочий диапазон температуры окружающей среды от -40° до +70°С

МЕЖПОВЕРОЧНЫЙ ИНТЕРВАЛ

Поверка метрологических характеристик — один раз в год.

МЕЖВЕДОМСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Система прошла межведомственные испытания на объектах белорусского участка (Слонимское и Несвижское УМГ) газопровода Ямал – Европа в 1999 г

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ И СТОИМОСТЬ

Конкретный состав комплекса телемеханики и его компонентов, а также их цена определяется картами заказов, заполняемыми по итогам проектной разработки и согласованными с заказчиком, проектантом и изготовителем

 

Описание Cистемы Комплекса «Магистраль-2» в формате PDF