Застосування технології розподіленого вводу-виводу в системах автоматичного керування технологічним обладнанням компресорного цеху

Abstract

Проведено аналіз стану систем автоматичного керування (САК) газоперекачувальними агрегатами (ГПА) по компресорних цехах (КЦ) УМГ «Київтрансгаз». Розглянуто типовий на даний час підхід до автоматизації основного та допоміжного технологічного обладнання компресорних станцій (КС) на базі локальних систем автоматичного керування. Досліджено особливості побудови децентралізованих систем автоматичного керування на базі уніфікованих апаратно-програмних засобів Simatic S7. Для забезпечення безперебійного живлення всіх компонентів САК ГПА, в систему гарантованого живлення інтегровано функції діагностики та управління. Визначено переваги та недоліки типової та запропонованої структур САК. Запропоновано новий підхід до автоматизації КС – комплексна централізована система автоматичного керування технологічним обладнанням з використанням технології розподіленого вводу-виводу на основі резервованих програмованих логічних контролерів (PLC – Programmable Logic Controller) з функціями аварійної зупинки технологічного обладнання. Розроблено функціональну схему автоматизації на базі відмовостійких резервованих модулів PLC системи управління (в яких запрограмовані всі алгоритми та математичні моделі цехового регулятора) та промислової оптичної мережі передачі даних за топологією «подвійне оптичне коло», що об’єднує окремі підсистеми розподіленого вводу-виводу. На основі одержаних результатів, вказано перспективи і сформульовано рекомендації щодо організації та впровадження нових уніфікованих САК ГПА на об’єктах газотранспортної системи України.

Проведен анализ систем автоматического управления (САУ) газоперекачивающими агрегатами (ГПА) по компрессорным цехам (КЦ) УМГ «Киевтрансгаз». Рассмотрен типичный современный подход к автоматизации основного и вспомогательного технологического оборудования компрессорных станций (КС) на базе локальных систем автоматического управления. Исследованы особенности построения децентрализованных систем автоматического управления на базе унифицированных аппаратно-программных средств Simatic S7. Для обеспечения бесперебойного питания всех компонентов САУ ГПА в систему гарантированного питания интегрированы функции диагностики и управления. Определены преимущества и недостатки типичной и предложенной структур САУ. Предложен новый подход к автоматизации КС – комплексная централизованная система автомати- ческого управления технологическим оборудованием с использованием технологии распределенного ввода-вывода на базе резервированных программируемых логических контроллеров (PLC – Programmable Logic Controller) с функциями аварийной остановки технологического оборудования. Разработана функциональная схема автоматизации на базе отказоустойчивых резервированных модулей PLC системы управления (в которых запрограммированы все алгоритмы и математические модели цехового регулятора) и промышленной оптической сети передачи данных по топологии «двойное оптическое кольцо», которая объединяет отдельные подсистемы распределенного ввода-вывода. По полученным результатам, определены перспективы и сформулированы рекомендации по организации и внедрению новых унифицированных САУ ГПА на объектах газотранспортной системы Украины.

Analysis of automatic control systems (ACS) of gas pumping units (GPU) at compressor departments (CD) of «Kievtransgaz» has been conducted. A typical modern approach to automatic control of main and auxiliary process equipment of compressor stations (CS) on the basis of local automatic control systems has been studied. Peculiarities of decentralized construction of automatic control systems on the basis of standardized Simatic S7 hardware and software have been studied. To ensure uninterrupted power supply of all components of ACS GPU, diagnostic and control functions have been integrated into the system of uninterrupted power supply. Advantages and disadvantages of typical and proposed ACS structures have been specified. A new approach to CS automatic control – a complex centralized automatic control system of the process equipment with distributed input-output (I/O) technology utilization on the basis of redundant programmable logic controllers (PLC) with the functions of the process equipment emergency shutdown has been developed. The functional scheme of automatic control based on the fault-tolerant redundant PLC modules of the control system (in which all the algorithms and mathematical models of the department regulator have been programmed) and industrial optical data communication network via the «double optical loop» layout, which combines individual distributed input-output subsystems has been developed. Perspectives and recommendations concerning organization and introduction of new standardized ACS GPU at the facilities of Ukrainian gas pipeline system (GPS) have been specified on the basis of the obtained results.