ООО «Калининградгазприборавтоматика» («КГПА») ПАО «Газпром автоматизация» реализовала успешный проект автоматической системы управления компрессорного цеха с газоперекачивающими агрегатами (ГПА). Одно из ключевых мест в комплексном решении по автоматизации занимают контроллеры и модули ввода-вывода Fastwel I/O.
Проект реализован специалистами компании «КГПА» на Пунгинском линейно-производственном управлении (заказчик ООО «Газпром трансгаз Югорск») всего за 1 год: от стендовых испытаний программно-технического комплекса «Неман-Р» в апреле 2015 года до приемочных испытаний в апреле 2016 года.
Успех этого проекта является результатом ориентации на применение передовых отечественных аппаратных и программных средств: контроллеров и модулей ввода-вывода Fastwel, защищенной операционной системы реального времени «Нейтрино» КПДА.10964, инструментальной среды «Изаграф 6» и программного пакета MasterSCADA. Все это в совокупности позволило реализовать сложный и ответственный проект в сжатые сроки и при этом обеспечить соответствие требованиям заказчика, высокую надежность, функциональность и расширяемость. Многолетние партнерские отношения с российскими производителями и поставщиками обеспечивают качественную техническую поддержку и сопровождение проекта разработчиками на всех стадиях жизненного цикла объекта.
Сегодня система работает в непрерывном режиме эксплуатации, в ней реализованы все требования ПАО «Газпром», а приемочные испытания подтвердили ее высокие эксплуатационные характеристики. АСУ ТП компрессорной станции (КЦ) «Неман-Р-КЦ» и система автоматического управления газоперекачивающими агрегатами (САУ ГПА) «Неман-Р» рекомендованы для комплексной автоматизации объектов транспортировки газа.
Внедренное решение представляет собой распределенную систему управления объектами основной и вспомогательной технологии КЦ с разделением функций контроля и управления между цеховым и агрегатным уровнями управления. АСУ ТП КЦ выполняет все необходимые функции: контроль параметров КЦ, технологическую защиту, автоматическое регулирование производительности КЦ, распределение нагрузки между газоперекачивающими агрегатами, диагностика и формирование отчетов.
Важной составляющей АСУ ТП КЦ является САУ ГПА. САУ ГПА предназначена для выполнения функций автоматического управления, контроля и защиты, обеспечивающих безаварийную длительную работу ГПА, обеспечения регулирования параметров агрегата и поддержания заданного режима как непосредственно по уставкам, заданным сменным инженером, так и под управлением АСУ ТП КЦ.
В описываемом проекте в АСУ ТП КЦ входит семь шкафов управления, включая шкаф КЦ, шкаф коммуникационного оборудования, шкаф узла подключения, два шкафа УСО, стойка серверного оборудования, пульт резервного управления. В состав каждой САУ ГПА входит блок распределения питания, блок связи, блок управления двигателем, блок управления нагнетателем, блок управления кранами, три локальных УСО, пульт резервного управления. В системе использованы универсальные программируемые контроллеры Fastwel МК-150 (рис.2), распределенная периферия Fastwel I/O, защищенная операционная система реального времени «Нейтрино» КПДА.10964-01 и инструментальная среда" Изаграф 6. Связь между контроллерами и верхним уровнем осуществляется по Ethernet/UDP. Связь с УСО по Ethernet/UDP и ModbusRTU.
Распределенная система ввода-вывода Fastwel I/O предназначена для решения задач АСУ ТП, с возможностью работы в тяжелых условиях эксплуатации. Она включает в себя программируемые контроллеры узла сети (поддерживающих протоколы передачи данных CANopen, MODBUS RTU/TCP, DNP3 и PROFIBUS DP-V1), модули ввода-вывода, вспомогательные модули и программное обеспечение создания прикладных программ и визуализации. В основе Fastwel I/O лежит подход, который дает разработчику максимальные возможности в конфигурировании, расширении и обслуживании системы. Этот уникальный продукт выпускается уже более 13 лет и за это время заслужил доверие заказчиков в самых разных отраслях, в том числе атомной, горно-обогатительной и газовой промышленности.
САУ ГПА была спроектирована как распределенная система управления. Четыре управляющих контроллера Fastwel объединены по каналу связи Ethernet отказоустойчивым кольцом. Межконтроллерное взаимодействие реализовано прозрачно с использованием штатных средств («связывание») «Изаграф».
Проведенные испытания подтвердили, что задержка при обмене данными между контроллерами не превышает 50 мс. Достигнутые характеристики позволили в полной мере реализовать требования по управлению газотурбинной установкой: цикл программ топливного и противопомпажного регулирования составил не более 20 мс, задержка формирования команд управления составляет не более 50 мс.
В ходе последующих испытаний системы на моторном стенде с газотурбинным двигателем ПС-90 реализован быстрый технологический архив на RAM-диске контроллера Fastwel: осуществляется архивирование до 16 аналоговых параметров и до 32 дискретных параметров с периодичностью цикла ПЛК (20 мс). Программа архивирования взаимодействует с исполнительной системой «Изаграф» через открытые интерфейсы межпроцессного взаимодействия. Архивирование выполняется циклически в кольцевой буфер глубиной 10‑60 минут. Сохранение на RAM-диск выполняется при аварии или по команде оператора. Данные с RAM-диска в формате CSV могут быть сохранены по протоколу samba, ftp или через съемный носитель USB для последующего анализа.
Полная поддержка стандартов МЭК 61131-3 позволила прозрачно реализовать алгоритмы управления газоперекачивающим агрегатом в форматах языков ST (структурированный текст), FBD (функциональные блоковые диаграммы) и SFC (последовательные функциональные схемы) (рис.4), позволяющих провести верификацию программного обеспечения САУ относительно технической документации завода-изготовителя, снизить влияние человеческого фактора и, в конечном счете, сократить затраты на пуско-наладочные работы.
Исходные тексты программы управления передаются инженерам АСУ ТП эксплуатирующей организации: привязка входных-выходных каналов, корректировка технологических алгоритмов — все это может быть выполнено в кратчайшие сроки уже на объекте, ведь среда разработки входит в комплект поставки системы.
