Автоматические системы управления технологическими процессами.

промышленности предусматривают большое количество пожаро и взрывоопасных материалов, которые являются сырьем для процесса переработки или транспортировки. Поэтому возникновение пожаров на крупных предприятиях подобного типа зачастую приводит к огромным материальным потерям и человеческим жертвам. В связи с этим можно уверенно сказать, что обеспечение противопожарной безопасности является на сегодня приоритетной задачей в системе общей безопасности предприятий нефтегазового сектора.

Для защиты объектов разрабатывается и внедряется большое количество современных, высокоэффективных средств пожарной сигнализации и установок пожаротушения. Но в условиях постоянного совершенствования технологий пожаротушения становится все сложнее сделать правильный выбор для обеспечения реальной защиты предприятия.

В данной статье, обобщен опыт производства и эксплуатации промышленных систем пожарной безопасности (АСУПБ) выполненных на базе комплекса КТС-2000, а также проведен анализ отличий и достоинств относительно существующих аналогов.

Производство промышленных систем пожарной безопасности (особенно взрывоопасных объектов) предусматривает выполнение множества требований на соответствие оборудования установленным нормативам.

Производство промышленных систем пожарной безопасности (особенно взрывоопасных объектов) предусматривает выполнение множества требований на соответствие оборудования установленным нормативам.

- Рассредоточенность объектов. Большая территориальная площадь производственной инфраструктуры предприятия, сопровождается значительной протяженностью и количеством коммуникационных линий. Последнее имеет несколько отрицательных аспектов, возникающих на этапе строительства и сопровождающих в течении времени эксплуатации объекта.

К этому относится: - высокие материальные расходы на кабельную продукцию, крепежные материалы;
- продолжительность строительно-монтажных работ;
- сложность при монтаже, ремонте, последующем обслуживании;
- чувствительность к электрическим и электромагнитным помехам (при передаче аналоговых сигналов).

- Унификация систем безопасности. Наличие большого количества эксплуатируемых устройств, разных производителей (газоанализ, периметральная охрана, пожарная сигнализация и т.д.) обязывает обслуживающий персонал в совершенстве знать все технические стороны применяемых средств с целью исключения сбоев в работе, и при необходимости, срочного ремонта узлов, в условиях непрерывного производственного процесса. На практике, количество систем безопасности объекта может измеряться десятками единиц, что делает затруднительным проведение качественного ремонта ответственным персоналом.

- Необходимость интеграции с системами технологической автоматики (блокировок и защит). При проектировании и разработке промышленных систем безопасности обязательно выполняется условие формирования аварийных сигналов для передачи в аппаратуру «верхнего уровня». На практике, чаще всего сложности возникают именно в процессе сопряжения сигналов этих систем (СК, токовый, цифровой сигнал, форматы данных, протоколы обмена и т.д.).

- Возрастающие требования к комплексам безопасности со стороны заказчика и государственных контролирующих органов. В настоящее время создание современной системы автоматики невозможно без применения микроконтроллеров, новейшей вычислительной техники, цифровых модулей архивирования и т.п. Возрастающее количество контролируемых сигналов, многоуровневые алгоритмы программ, включение в управление тех. процессами новых задач требует повышенную производительность оборудования, что возможно реализовать только применением современных промышленных контроллеров (ПЛК).

В настоящее время КТС-2000 – это унифицированный набор коммуникационно-логических компонентов, позволяющий решать следующие задачи:

- Сбор информации от пожарных извещателей (ПИ) собственной разработки, а также любых ПИ производства третьих фирм (тепловых, дымовых, пламени, ручных) с преобразованием выходных сигналов в стандартные цифровые протоколы обмена данных с присвоением адреса неадресным ПИ;
- Организация связи между компонентами и устройствами КТС по интерфейсу RS-485;
- Выполнение требований НПБ 88-2001 в части сигнализации, оповещения, управления установками пожаротушения различного типа, контроля состояния элементов системы и соединительных цепей, надежности, помехозащищенности, быстродействия и контроля состояния исполнительных механизмов (ИМ) АСПТ;
- Реализация управления исполнительными механизмами АСПТ по любому заданному алгоритму;
- Визуализация текущего состояния элементов АСПТ, регистрация ситуаций;
- Контроль цепей исполнительных устройств и конечных элементов;
- Организация информационного обмена с высшим иерархическим уровнем АСУ предприятия.

На рисунке показана структурная схема многоуровневой системы пожаротушения средней информационной емкости (до 10 тысяч входных и 1000 выходных сигналов) на примере АСУПБ газокомпрессорной станции.

К первому уровню АСУ ПТ относятся датчики (давления, температуры, загазованности, уровня и т.д.), сигнализаторы, пожарные извещатели различных типов, преобразователи кодов (адресные розетки).

Второй уровень – это локальные шкафы пожарной автоматики, выполняющие функции преобразования сигналов, организации информационного обмена с устройствами и элементами КТС, а также локальные задачи автоматизации. Задачи данного уровня выполняются с помощью устройств К-3101,К-3202, К-3203, ПК-РТК, КВВ-6, КВВ-3, К-2000.

Третий уровень – уровень диспетчерского пункта. В состав оборудования данного уровня входит центральный шкаф автоматики пожаротушения, обеспечивающий выполнение функций:

· Текущее отображение состояния и значений измеряемых параметров составных элементов АПТ в виде мнемосхем и таблиц;

· Предупредительная и аварийная сигнализация при изменениях ситуации;

· Реализация автоматического и ручного управления установками пожаротушения;

· Формирование журнала событий;

· Диагностика состояния цепей сигнализации, контроля и управления, а также составных элементов АПТ;

· Обеспечение информационного обмена с устройствами АСУТП верхнего уровня (АРМы ПТ, САУ и т.д.)

Все периферийные устройства КТС-2000 имеют исполнение, позволяющее эксплуатацию во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок при изменениях температуры от -40 до +75С.

Данный подход к построению информационных потоков АСУТП позволяет реализовать функции контроля и управления ИМ ПТ территориально-распределенных объектов.

Важным элементом любого комплекса автоматизации технологического объекта (особенно, территориально распределенного) является система сбора информации и управления, которая на практике определяется следующими факторами:

1. Общим географическим план-схемой информационных линий, учитывающим:

o территориальное расположение элементов комплекса автоматизации;

o необходимый трафик (объем передаваемой информации) каждого элемента;

o разделение линий связи управления, сигнализации, питания и т. д.;

o необходимость резервирования тех или иных линий связи.

Современные АСУТП, наряду с основной - технологической информацией (сигналы состояния и управления различных элементов АСУТП), обеспечивают передачу дополнительной, сервисной информации, не участвующей непосредственно в управлении оборудованием (данные журналов событий, статистика построения исторических трендов, инженерно-диагностическая информация и т. д.). Объемная доля данного типа информации в общем информационном трафике системы начинает превышать долю технологической информации, что создает значительную нагрузку на линии связи, влияет на скорость прохождения технологической информации. В отличие от сервисной, технологическая информация должна передаваться в режиме реального времени по каналам связи с высокой скоростью и помехозащищенностью, при необходимости используя дублирование каналов связи. Одним из решений данной проблемы является разделение линий связи технологической и сервисной информации. Именно этот принцип используется при построении комплексной системы автоматики пожаротушения на базе КТС-2000.

Необходимо отметить, что развитие современных аппаратных средств автоматизации позволяет обеспечить высокую степень надежности выпускаемых коммуникационных контроллеров. Это подтверждает статистика – подавляющее большинство вопросов эксплуатирующих предприятий по работе АСУТП на базе КТС-2000 решается на уровне проверки повреждений физических линий связи. Среди причин подобных обращений может быть затопление колодцев, замерзание затопленных траншей, порыв кабельных трасс (коробов, эстакад) в момент проведения строительно-монтажных или ремонтных работ и так далее. В данных обстоятельствах организация дублирующей линии связи в данном направлении может не дать положительного эффекта, т. к. повреждение траншеи (эстакады и т. д.) приводит к повреждению всей кабельной продукции в данной точке.

Решением данной проблемы служит организация резервной линии связи по альтернативному маршруту. Для достижения данной цели не обязательно закладывать двойное количество кабельной продукции и эстакад, достаточно, например, реализовать несколько промежуточных соединений между соседними полевыми линиями связи. При этом первоначальное географическое построение линий связи типа «звезда» становится «паутинообразной». Данное решение позволит при минимальных дополнительных затратах на кабельную продукцию и СМР существенно увеличить «живучесть» комплекса при частичном повреждении, позволяя при этом диагностировать все сегменты системы сбора и передачи информации.