Назначение
Комплексы измерительно-вычислительные управляющие «Неман» (далее -комплекс, ИВКУ) предназначены для измерения, контроля и вычисления технологических параметров, управления основными и вспомогательными технологическими объектами нефтяной, газовой и химической промышленности.
Описание
Комплексы «Неман» построены на основе промышленных контроллеров Micro PC, Compact PCI/PXI, Allen-Bradley, Siemens Simatic, GE Intelligent Platform. В комплекс, в зависимости от заказа, входит следующее оборудование:
а) шкафы (щиты) автоматики - представляют собой металлическую конструкцию, выполненную в виде шкафа, в которой располагаются программно-технические средства, аппаратура и комплектующие изделия, обеспечивающие функционирование комплекса, в том числе:
- непрерывный технологический контроль и измерение параметров технологического оборудования;
- оперативное дистанционное управление исполнительными механизмами и кранами обвязки объекта автоматизации;
- взаимосвязь с системой верхнего уровня и локальными САУ.
Количество шкафов (щитов) определяется заказом при проектной привязке изделия.
б) АРМ - представляет собой совокупность технических средств и программного обеспечения логических контроллеров ISaGRAF, SCADA систем Wonderware IN TOUCH или System Platform. АРМ выполняет функции оперативно-технического поста управления технологическим объектом.
В качестве технических средств используется ПЭВМ на базе IBM PC.
В состав комплекса «Неман» входят каналы приёма дискретных электрических сигналов, измерительные каналы аналоговых электрических сигналов, управляющие дискретные каналы и каналы аналогового управления.
К каналам приёма дискретных электрических сигналов могут подключаться дискретные датчики типа «сухой контакт» или внешние источники потенциальных сигналов 24 В. Для сигналов «сухой контакт» используются внутренние источники питания 24 В с групповой гальванической изоляцией от системных шин питания. Дискретные электрические сигналы подаются на модули поканальной оптоэлектронной развязки, после чего в виде электрических сигналов TTL-уровня поступают на платы ввода/вывода дискретных сигналов контроллера. Процессор контроллера непрерывно опрашивает платы ввода/вывода дискретных сигналов и выполняет алгоритмы первичной обработки сигналов (антидребезговые алгоритмы) и технологические алгоритмы.
Измерительные каналы аналоговых электрических сигналов могут использоваться для ввода сигналов от первичных преобразователей (датчиков) с различным типом выходных электрических сигналов. Входные электрические сигналы подаются через модули грозозащиты (при необходимости) или искробезопасные барьеры (при необходимости) на модули-нормализаторы, платы гальванической развязки или непосредственно на модули ввода аналоговых сигналов. Модули-нормализаторы служат для гальванической изоляции входных сигналов от внутренних цепей шкафа, а также для преобразования разнородных входных электрических сигналов в унифицированные сигналы напряжения постоянного тока. Унифи-
цированные сигналы поступают на платы (модули) ввода аналоговых сигналов контроллера. Процессорный модуль контроллера управляет мультиплексированием и работой АЦП, считывая затем полученный цифровой код. Дальнейшая фильтрация полученного кода, его конверсия в число с плавающей точкой, соответствующее измеряемой физической величине, отработка уставок происходят при помощи алгоритмов в процессорной плате.
Управляющие дискретные каналы отрабатывают команды, сгенерированные технологическими алгоритмами в процессорном модуле контроллера, откуда передаются на плату ввода/вывода дискретных сигналов и далее в виде электрического сигнала TTL-уровня поступает либо на модуль выходной оптоэлектронной развязки, либо на плату выходных реле.
Управляющие аналоговые сигналы формируются алгоритмами регулирования в процессорном модуле контроллера в виде цифрового кода и подаются на модули вывода аналоговых сигналов. Здесь в цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП) цифровой код преобразуется в электрический унифицированный сигнал напряжения постоянного тока, который подается на вход модуля-преобразователя. Модуль-преобразователь выполняет функции преобразования электрической величины сигнала, а также обеспечивает гальваническую изоляцию выходного сигнала модуля от входного.
Щиты (шкафы) автоматики, входящие в состав комплекса "Неман", имеют следующее количество каналов ввода/вывода:
- входных аналоговых (ТИ) - до 112;
- выходных аналоговых (ТР) - до 32;
- входных дискретных (ТС) - до 144;
- выходных дискретных (ТУ) - до 96;
- последовательных портов (RS-232/ RS-422/ RS-485) - до 9.
Общий вид щита автоматики комплекса представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Общий вид щита автоматики комплекса
Программное обеспечение
Защита внутреннего программного обеспечения (ПО) от изменения обеспечивается на этапе программирования процессорного модуля контроллера шкафа (щита) автоматики: средство разработки ПО создает и копирует бинарные файлы в энергонезависимую память контроллера, после чего становится невозможно прочитать или изменить какую-либо часть программы.
Калибровочные коэффициенты, обеспечивающие метрологические характеристики прибора, хранятся в энергонезависимой памяти процессорного модуля, защищенной паролем и опломбированным интерфейсом отладки от несанкционированного изменения.
Программа верхнего уровня, входящая в комплект АРМ, не осуществляет метрологическую обработку вычисленных и измеренных данных.
Влияние программного обеспечения на метрологические характеристики шкафа (щита) автоматики находится в пределах допускаемой погрешности.
Идентификационные данные модулей программного обеспечения шкафа (щита) автоматики представлены в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии ПО | Цифровой идентификатор ПО | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора |
| Программный блок вычисления значения аналогового параметра по коду АЦП | adcconv | 1.0 | отсутствует | отсутствует |
| Программный блок вычисления расхода газа | fb_gasfl | 1.0 | отсутствует | отсутствует |
| Программный блок вычисления расхода конденсата | fb_konfl | 1.0 | отсутствует | отсутствует |
| Программный блок вычисления расхода воды | fb_watfl | 1.0 | отсутствует | отсутствует |
| Программный блок вычисления расхода пара | fb_stream | 1.0 | отсутствует | отсутствует |
Защита программного обеспечения шкафа (щита) автоматики от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню "А" согласно МИ 3286-2010.
Защита шкафа (щита) автоматики от непреднамеренных и преднамеренных изменений ПО через интерфейс отладки обеспечивается нанесением наклейки на интерфейс отладки процессорного модуля шкафа (щита) автоматики.
Технические характеристики
Основные метрологические характеристики каналов аналогового ввода/вывода комплексов представлены в таблице 2.
Таблица 2
| Каналы | Сигналы | Пределы допускаемой основной погрешности, Д | Пределы допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением температуры окр. среды на 10°С | Примечание |
| На входе | На выходе |
| ТИ | ТП J: -100.760°С; K: -100.1350°С; T: -100.400°С; E: 0.900°С; R: 0.1750°С; S: 0.1750°С; B: 50.1800°С; N: 0.1300°С L: -50.655°С | 12 бит+знак 13 бит+знак 15 бит+знак | 1,7 °С 2,9 °С 1 °С 1,9 °С 3,5 °С 3,5 °С 3,5 °С 2,6 °С 1,4°С | 0,3 Д | |
| ТИ | ТСМ 100М (а =0,00428 °С-1) -85.85 °С 0.85 °С 0.170 °С 0.510 °С -85.170 °С ТСП 100П (а=0,00391 °С-1) -95.95 °С 0.95 °С 0.190 °С 0.570 °С -95.190 °С ТСП Pt100 (а=0,00385 °С-1) -100.100 °С 0.100 °С 0.200 °С 0.600 °С -100.200 °С | 12бит+знак 13 бит+знак 15 бит+знак | 0,5 °С 0,3 °С 0,5 °С 1,5 °С 0,8 °С 0,5 °С 0,3 °С 0,5 °С 1,5 °С 0,8 °С 0,5 °С 0,3 °С 0,3 °С 1,5 °С 0,8 °С | 0,3 Д | |
| ±10 В 0.10 В 4.20 мА | 12 бит+знак 13 бит+знак 15 бит+знак | ± 0,2 % от верх.зн.диап. ± 0,2 % от диапазона ± 0,2% от диапазона | 0,5 Д | Rbx=650 кОм Rbx=650 кОм Rbx =20 Ом |
| ТР | 12 бит (14 бит) | 4.20 мА | ± 0,2 % от диапазона | 0,5 Д | Rh от 0 до 650 Ом |
Каналы ТС:
- сигналы типа «сухой контакт»;
- сигналы напряжения постоянного тока 24 и 220 В;
- сигналы напряжения переменного тока 220 В, частотой 50 Гц.
Каналы ТУ:
- сигналы напряжения постоянного тока 24 В при токе до 5А;
- сигналы напряжения постоянного тока 110 В и 220 В при токе до 2 А;
- сигналы напряжения переменного тока 220 В при токе до 2,5 А.
Программно-технические средства комплекса обеспечивают следующие временные характеристики выполнения функций:
- цикл опроса аналоговых сигналов - не более 0,2 с;
- реакция программно-технических средств комплекса на изменение входного дискретного сигнала - не более 0,25 с;
- цикл обновления оперативной информации на мониторе АРМ - не более 1 с.
Комплекс обеспечивает взаимодействие с системой верхнего уровня, локальными САУ и интеллектуальными датчиками контролируемых параметров и исполнительными механизмами по интерфейсным каналам связи (RS232/ RS422/RS485, Ethernet).
Рабочие условия применения ИВКУ:
- температура окружающей среды от +5 до +50 °С
(нормальная температура (20 ± 5) °С);
- напряжение питания (220 ± 33) В частотой (50 ± 1) Гц.
Масса шкафа автоматики ИВКУ - не более 300 кг.
Средний срок службы ИВКУ должен быть не менее 12 лет.
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист руководства по эксплуатации и паспорта типографским способом.
Комплектность
Комплектность поставки ИВКУ приведена в таблице 3.
Таблица 3
| Обозначение | Наименование | Кол. | Примечание |
| АСА1.370.00Х | ИВКУ «Неман» | 1 | |
| Составные части ИВКУ «Неман» |
| АСА2.55Х.ХХХ | Шкаф (щит) автоматики | | Количество, тип и функциональное назначение определяется заказом |
| АСА2.390.ХХХ | АРМ | | Необходимость и количество определяется заказом |
Окончание таблицы 3
| Документация | | |
| Обозначение | Наименование | Кол. | Примечание |
| АСА1.370.ХХХ ВЭ | Ведомость эксплуатационных документов | 1 | |
| АСА1.370.ХХХ ИЗ | Руководство пользователя | 1 | |
| АСА1.370.ХХХ И32 | Руководство системного программиста | 1 | |
| АСА1.370.005 Д1 | Методика поверки измерительных каналов | 1 | |
| АСА2.390.ХХХ И4 | Руководство пользователя (АРМ) | 1 | |
| АСА2.390.ХХХ И42 | Руководство системного программиста (АРМ) | 1 | |
| АСА2.55Х.ХХХ ЭЗ | Схема электрическая принципиальная (шкаф автоматики) | 1 | |
| АСА2.55Х.ХХХ ПЭЗ | Перечень элементов (шкаф автоматики) | 1 | |
| АСА2.55Х.ХХХ РЭ | Руководство по эксплуатации (шкаф автоматики) | 1 | |
| АСА2.55Х.ХХХ ПС | Паспорт (шкаф автоматики) | 1 | |
| АСА2.55Х.ХХХ ТЭ5 | Таблица подключения (шкаф автоматики) | 1 | |
| АСА2.55Х.ХХХ ИЗ | Руководство пользователя (шкаф автоматики) | 1 | |
| АСА2.55Х.ХХХ И32 | Руководство системного программиста (шкаф автоматики) | 1 | |
| АСА4.070.ХХХ | Ведомость ЗИП | 1 | |
Примечание - ИВКУ «Неман» является проектно-компонуемым изделием, поэтому децимальные номера его составным частям присваиваются в процессе проектирования.
Поверка
осуществляется по документу АСА1.370.005 Д1 «Комплекс измерительно-вычислительный управляющий "Неман" (ИВКУ «Неман»). Методика поверки измерительных каналов», согласованному с ФГУП «ВНИИМС» 25.06.2008 г.
Перечень основного поверочного оборудования приведен в таблице 4.
Таблица 4
| Наименование средств поверки | Технические характеристики |
| Калибратор многофункциональный TRX-II | Напряжение постоянного тока 0.. .60 В; сила постоянного тока 0.50 мА; кл. т. 0,05 |
| Магазин сопротивлений Р4831 | Сопротивление 50.5000 Ом; кл. т. 0,05 |
| Мегомметр Ф4101 | Напряжение постоянного тока до 500 В |
| Термометр ртутный ГОСТ 13646-68 | Температура 0.50 °С, цена деления 0,1 °С |
Сведения о методах измерений
Методы измерений изложены в документе «Шкаф автоматики ИВКУ «Неман». Руководство по эксплуатации. АСА2.55Х.ХХХ РЭ».
Нормативные документы
ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов.
Общие технические условия.
ГОСТ 26.205-88 Комплексы и устройства телемеханики. Общие технические ус
ловия.
ТУ 4318-076-00158818- Комплекс измерительно-вычислительный управляющий "Не-
2003 ман" (ИВКУ «Неман»). Технические условия
Рекомендации к применению
Выполнение работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда; осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
