Мобильная автоматика газорегуляторных пунктов

В.Е. Пальгов, начальник отдела автоматизации и программного обеспечения

С.А. Долматов, ведущий конструктор

Современное оборудование для газораспределительных сетей сегодня невозможно представить без контрольно-измерительных приборов и устройств автоматики. Это продиктовано возрастающими требованиями к информационному обеспечению и безопасности систем газораспределения и газопотребления. При этом требования распространяются не только на новые объекты газораспределения, но и на техническое перевооружение существующих городских и поселковых газовых сетей низкого давления. Совершенно очевидно, что весь объем технологических параметров от газорегуляторных систем невозможно обработать без хорошо оснащенных централизованных пунктов сбора информации и высоконадежной разветвленной сети передачи данных. Долгое время для решения такого рода задач использовались городские телефонные сети или радиорелейные линии. Первые были дороги в обслуживании, а вторые малоэффективны в условиях города или поселка. С развитием систем сотовой связи эти проблемы были полностью решены. Сегодня ГРП оснащенный GSM-модемом уже не выглядит устройством из фантастического фильма про далекое будущее. Следуя в ногу со временем и руководствуясь возросшими требованиями, предъявляемыми к автоматизации газорегуляторных пунктов, завод «Газпроммаш» комплектует свои ГРП системами контроля и управления, оборудованными устройствами мобильной связи. При разработке этих систем специалисты завода используют большой опыт, накопленный при производстве газораспределительных станций, оснащаемых самым современным оборудованием автоматизированного управления на базе контроллеров CompactLogix фирмы Allen-Bradley и I-8000 фирмы ICP DAS. На основе этих контроллеров завод «Газпроммаш» выпускает шкаф контроля и управления газорегуляторным пунктом ШКУ ГРП, которым оснащаются газорегуляторные пункты шкафного и блочного исполнения. Базовой моделью является ШКУ ГРП на основе контроллера I-8000, применение которого выгодно отличается от аналогичных контроллеров других производителей, позволяя достичь высокого уровня автоматизации при сравнительно низкой стоимости комплектующих изделий. ШКУ ГРП предназначен для непрерывного дистанционного контроля технологических параметров газорегуляторного пункта по каналам мобильной связи. ШКУ ГРП осуществляет сбор, регистрацию и передачу электрических сигналов с датчиков температуры, давления, положения, первичных и вторичных преобразователей, а также обеспечивает, при необходимости, формирование сигналов управления запорно-регулирующей арматурой, вентиляционной системой и другими устройствами. Программное обеспечение и наличие искробезопасных интерфейсов позволяет производить сбор, обработку, хранение и передачу информации с приборов измерения расхода газа.

ШКУ ГРП выпускаются в промышленном и взрывозащищенном исполнениях, в различной комплектации, определяемой условиями заказа оборудования. В зависимости от комплектации они обеспечивают:

  • одновременное измерение от 8 до 16 токовых сигналов от датчиков и внешних устройств, имеющих унифицированный токовый выход 4 ... 20 мА, по двухпроводной схеме включения, с возможностью подачи питания на датчик;
  • ввод состояний до 16 дискретных сигналов с внешних устройств типа «сухой контакт»;
  • искробезопасный ввод состояний до двух дискретных или частотных сигналов в диапазоне от 0 до 5 кГц;
  • вывод до 8 дискретных релейных сигналов управления;
  • искробезопасную развязку интерфейса RS-232 для подключения внешних устройств;
  • подключение внешних устройств по последовательному интерфейсу RS-485 в формате протокола Modbus /RTU;
  • обмен информацией с диспетчерским пунктом по каналам мобильной связи посредством GSM-модема;
  • отправку коротких SMS-сообщений на диспетчерский пункт при обнаружении нарушений в работе технологического оборудования или несанкционированного доступа;
  • сбор и передачу данных с узлов учета расхода газа;
  • сбор и передачу данных о расходе электроэнергии;
  • ведение долгосрочных архивов на уровне контроллера;
  • автономную реализацию алгоритма управления объектом.

Продолжительный опыт эксплуатации оборудования, выпускаемого заводом «Газпроммаш» подтверждает его высокую надежность, качество, удобство использования, а также возможность обеспечения высокого уровня автоматизации и интеграции в существующие АСУ ТП систем газораспределения.

Достоинство ГРП оснащенных шкафами контроля и управления, производимых заводом «Газпроммаш» состоит в следующем:

  • комплектная поставка оборудования;
  • удобное расположение оборудования автоматизации внутри ГРП, обеспечивающее хороший доступ при обслуживании;
  • высокий уровень автоматизации на базе современного промышленного контроллера;
  • дистанционный доступ к настройкам ШКУ ГРП по каналам мобильной связи;
  • возможность производить сбор информации с вычислителей расхода газа как отечественных, так и зарубежных производителей;
  • возможность интегрирования в существующие АСУ ТП;
  • гибкость программного обеспечения и аппаратной конфигурации;
  • низкая себестоимость комплектующих изделий; высокое качество и надежность.

Совершенствование архитектуры промышленных контроллеров и развитие технологий и средств мобильной связи положительно сказывается на появлении нового типа устройств — программирумых GSM-контроллеров. Они отличаются компактностью, малым энергопотреблением и развитыми средствами работы с мобильными сетями. В свою очередь, ведущие операторы мобильной связи стали предлагать услуги по мониторингу стационарных объектов. Все эти факторы дали толчок к появлению нового принципа коммуникационного взаимодействия — Machine-to-Machine или M2M. Автоматизация по принципу M2M предполагает взаимодействие между устройствами (машинами) для управления производственными процессами без непосредственного участия человека. Суть концепции M2M заключается в автоматизации взаимодействия производственного оборудования и систем контроля с помощью средств мобильной телефонной связи. При этом предполагается использовать три технологии обмена данными: передачу SMS-сообщений, транспортировку данных поверх GSM-протокола, обмен TCP/IP пакетами по протоколу GPRS. Естественно, наиболее прогрессивным решением является комбинация технологий GSM и GPRS.

Специалисты завода «Газпроммаш» выполняют разработки аппаратного и программного обеспечения, используя новейшее оборудование, предлагаемое ведущими фирмами в области автоматизации. Продолжая совершенствовать потребительские качества изделий автоматики, инженеры-разработчики ведут постоянный поиск нового оборудования, отвечающего современным тенденциям развития технологий автоматизации. Наиболее интересные новинки находят практическое применение в разработках отдела автоматизации и программного обеспечения. Вот один из самых свежих примеров такого творчества: шкаф автоматики газорегуляторного пункта ШАГРП выполненный на базе GSM-контроллера G-4500-SIM300 фирмы ICP DAS. Контроллеры этой новой серии отличает компактность, малое энергопотребление, наличие высокопроизводительного процессора и DOS подобная операционная система. G-4500 может работать как полноценное M2M устройство благодаря наличию каналов ввода-вывода, последовательных интерфейсов, порту Ethernet и GSM/GPRS модему. Система ввода-вывода при необходимости может быть расширена за счет подключения дополнительных модулей из серии I-7000 или I-87K. Вот лишь некоторые технические характеристики:

ШАГРП, разрабатываемый на базе контроллера G-4500 имеет взрывозащищенное исполнение и устанавливается в технологическом отсеке ГРП. Через кабельные вводы к контроллеру подключается напряжение от автономного источника питания, оборудование КИПиА, вычислитель расхода газа и GSM-антенна. К ШАГРП подключаются следующие датчики и приборы:

  • входного давления газа;
  • выходного давления газа;
  • перепада давления газа на фильтре;
  • температуры газа на входе ГРП;
  • температуры газа на выходе ГРП;
  • газоанализатор СГОЭС;
  • корректор объема газа;
  • охранно-пожарные приборы.

При периодическом опросе данные по каналу мобильной связи передаются в диспетчерское управление для обработки и протоколирования.

В случае выхода измеряемых параметров за установленные границы или возникновения других нештатных ситуаций, котроллер отправляет SMS-сообщение по одному или нескольким телефонным номерам, записанным в памяти.

При установке в ГРП управляемой запорной арматуры, контроллер может автоматически или дистанционно по команде диспетчера изменить положение крана.

В недалеком будущем данная разработка может стать наиболее востребованной среди устройств данного класса. ГРПУ с использованием взрывозащищенного блока автоматики

ГРПУ с использованием взрывозащищенного блока автоматики