Системы измерительно-управляющие на основе программно-технического комплекса Каскад-САУ

Назначение

Системы измерительно-управляющие на основе программно-технического комплекса «Каскад-САУ» (далее - системы), предназначены для измерения физических величин (давление, перепад давления, температура, уровень жидких сред, напряжение, сила тока, расход жидких и газообразных сред, количество тепловой и электрической энергии, вибрация, концентрация газа) с помощью датчиков, установленных на технологическом оборудовании, регистрации и обработки результатов измерений, формирования команд и воздействий на объекты управления и регулирования.

Описание

Система является проектно-компонуемым изделием. Конкретное исполнение системы (количество и типы измерительных каналов, алгоритмы обработки, конструктивное исполнение) определяется рабочим проектом на систему.

Система имеет архитектуру до трех уровней иерархии:

а) на нижнем уровне - датчики измерения физических величин, сигнализаторы;

б) на среднем уровне - контролируемые пункты (КП), предназначенные для измерения и контроля параметров технологического процесса по сигналам от датчиков, осуществляющие обработку, отображение и хранение информации, вычисление расчетных параметров, выдачу сигналов регулирования и управления технологическим процессом по заданным алгоритмам. КП обеспечивают передачу информации по контролируемым параметрам технологического процесса в другие КП или на верхний уровень. КП содержит технологический контроллер производства ООО НТО «Терси» (состоит из блока процессорного и блоков ввода-вывода, счетчиков импульсов, широтно-импульсного управления), систему питания, оборудование связи с верхним уровнем, клеммные наборы, барьеры искрозащиты, блоки ручного управления и встроенную систему отображения. Оборудование КП размещается в шкафах напольного или настенного исполнения;

в) на верхнем уровне:

- серверы, предназначенные для хранения программной конфигурации системы, статических массивов базы данных, ретроспективной информации о параметрах технологического процесса, обеспечения связи и заданного регламента взаимодействия оборудования верхнего уровня с КП;

- автоматизированные рабочие места (АРМ), предназначенные для отображения измеряемых, контролируемых и расчетных параметров технологического процесса, а также дистанционного регулирования и управления технологическим процессом;

- оборудование цифровых сетей связи - компьютерные сетевые устройства обработки сигналов: коммутации, преобразования, маршрутизации, передачи «D-Link», «MOXA», «ZyXEL», «3Com»;

- оборудование бесперебойного питания - источники бесперебойного питания с комплектующими «Alpha Technologies Ltd.», «POWERWARE», «American Power Conversion», «TRACO ELECTRONIC AG».

Для реализации необходимых функций на среднем и верхнем уровнях системы применяется программное обеспечение «Каскад-САУ».

Внешний вид системы приведен на рисунках 1 и 2.

Всего листов 10

Рисунок 1 - Структурная схема системы измерительно-управляющией на основе программно-технического комплекса «Каскад-САУ»

Рисунок 2 - Вариант исполнения системы измерительно-управляющией на основе программно-технического комплекса «Каскад-САУ»

Программное обеспечение

Программное обеспечение представляет собой сервисное (фирменное) программное обеспечение, которое поставляется совместно с системой. Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Программное обеспечение обеспечивает работу системы на контроллерах, рабочих местах оператора и инженера, архивных и конфигурационных серверах, связь между узлами системы, связь с вышестоящими системами сбора данных и управления, отвечает за сбор и хранение архивной информации, резервное копирование и восстановление данных.

Программное обеспечение системы имеет структуру автономного программного обеспечения.

Программное обеспечение системы относится к метрологически значимой части программного обеспечения.

Уровень защиты программного обеспечения системы от непреднамеренных и преднамеренных изменений по МИ 3286-2010 - «С».

Для обеспечения защиты программного обеспечения от преднамеренных и непреднамеренных изменений в системе предусмотрено:

- защита с помощью паролей;

- разделение уровней доступа для различных пользователей;

- регистрация событий в системном журнале;

- формирование архива действий пользователей;

- формирование архива изменений конфигурации;

- наличие антивирусного программного обеспечения;

- наличие функций резервного копирования и восстановления данных.

Блоки с установленным программным обеспечением находятся в запирающемся шкафу (шкафах) (рисунок 2), что исключает возможность физического воздействия на программное обеспечение с использованием внешних носителей информации.

Для поддержания единого астрономического системного времени в системе используются выделенные серверы времени, сигналы от GPS приемников.

Технические характеристики

Система обеспечивает измерение физических величин (давление, перепад давления, температура, уровень жидких сред, напряжение, сила тока, расход жидких и газообразных сред, количество и мощность тепловой и электрической энергии, параметры вибрации, концентрация газа) с помощью датчиков, установленных на технологическом оборудовании, а также регистрацию и обработку результатов измерений.

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности каналов измерения физических величин, включающих датчики с выходом в виде сигнала постоянного тока с диапазоном от 0 до 20 мА, от 0 до 5 мА, от 4 до 20 мА, или постоянного напряжения с диапазонами от 0 до 5 В, от 0 до 10 В соответствуют приведенным в таблице 2.

Таблица 2

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности каналов измерения физических величин с помощью датчиков с токовым выходом и выходом напряжения, без учета погрешности датчика ±0,15 % (без барьера искрозащиты в составе канала) и ±0,20 % (с барьером искрозащиты в составе канала).

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности каналов измерения физических величин с помощью датчиков с токовым выходом и выходом напряжения, при изменении температуры окружающей среды, определяются суммарной дополнительной погрешностью датчика и барьера искрозащиты.

Пределы допускаемой приведенной погрешности каналов измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления с характеристиками по ГОСТ 6651-94 (по требованию заказчика), с учетом погрешности датчиков, в диапазоне рабочих условий, соответствуют приведенным в таблице 3.

Таблица 3

Пределы допускаемой приведенной погрешности каналов измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления с характеристиками по ГОСТ Р 8.625-2006, с

Лист № 6

Всего листов 10 учетом погрешности датчиков, в диапазоне рабочих условий, соответствуют приведенным в таблице 4.

Таблица 4

Пределы допускаемой приведенной погрешности каналов измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления, без учета погрешности датчиков ±0,1 % (без барьера искрозащиты в составе канала).

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности каналов измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления, без учета погрешности датчиков ±0,16 % (с барьером искрозащиты в составе канала).

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности каналов измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления, содержащих барьеры искрозащиты, при изменении температуры окружающей среды, определяются дополнительной погрешностью барьера искрозащиты.

Пределы допускаемой приведенной погрешности каналов измерения температуры с помощью термопар, с учетом погрешности датчиков и канала компенсации холодного спая, в диапазоне рабочих условий, соответствуют приведенным в таблице 5.

Таблица 5

Пределы допускаемой приведенной погрешности каналов измерения температуры с помощью термопар, без учета погрешности датчиков ±0,1 % (без барьера искрозащиты в составе канала).

Пределы допускаемой приведенной погрешности каналов измерения температуры с помощью термопар, без учета погрешности датчиков ±0,16 % (с барьером искрозащиты в составе канала).

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности каналов измерения температуры, содержащих барьеры искрозащиты, при изменении температуры окружающей среды, определяются дополнительной погрешностью барьера искрозащиты.

Система по измерительным каналам обеспечивает прием, регистрацию и обработку импульсных сигналов от датчиков типа «сухой контакт» или «открытый коллектор» со следующими характеристиками сигналов: максимальная частота следования 25 Гц, минимальная длительность 20 мс.

Пределы допускаемых относительных погрешностей каналов системы, включающих счетчики электроэнергии, расхода жидких и газообразных сред, с импульсным выходом, определяются погрешностью применяемых счетчиков.

Система обеспечивает вычисление расхода и объема природного газа на узлах учета с использованием турбинных, ротационных и вихревых счетчиков, имеющих импульсный выход, в соответствии с ГОСТ Р 8.740-2011, и на узлах учета с помощью сужающих устройств по ГОСТ 8.586.5-2005. Пределы допускаемой относительной погрешности вычисления расхода и объема природного газа ±0,15 %.

Система по каналам регулирования обеспечивает выдачу управляющих непрерывных электрических сигналов постоянного тока на регулируемые устройства объекта управления. Диапазон установки выходного тока (при максимально допустимом сопротивлении нагрузки 1 кОм) от 4 до 20 мА.

Лист № 8

Всего листов 10

Пределы допускаемой приведенной погрешности каналов регулирования без барьеров искрозащиты при задании аналогового сигнала постоянного тока ±0,2 %.

Пределы основной допускаемой приведенной погрешности каналов регулирования, содержащих барьеры искрозащиты, при задании аналогового сигнала постоянного тока ±0,25 %.

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности каналов регулирования, содержащих барьеры искрозащиты, при изменении температуры окружающей среды, определяются дополнительной погрешностью барьера искрозащиты.

Система по каналам импульсного регулирования обеспечивает выдачу сигналов широтно-импульсного управления на регулируемые устройства объекта управления. Диапазон задания длительности импульса сигнала широтно-импульсного управления от 10 до 2500 мс с дискретностью 10 мс для КП ГУКН.421447.004 и от 4 до 500 мс с дискретностью 2 мс для КП ГУКН.421447.001.

Амплитуда импульса сигнала широтно-импульсного управления (ШИУ) (24 ± 1,0) В.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности каналов регулирования при задании длительности импульса сигнала широтно-импульсного управления в диапазоне рабочих условий ± (2+ 0,02^Тимп) мс, где Тимп - длительность импульса ШИУ, мс.

Система по каналам сигнализации обеспечивает прием, регистрацию и обработку дискретных входных сигналов от установленных на объекте управления сигнализаторов типа «сухой контакт» и сигнализаторов со следующими характеристиками выходных сигналов: напряжение переменного тока от 187 до 250 В; напряжение постоянного тока от 21,5 до 26,5 В.

Система по каналам управления обеспечивает коммутацию внешних источников питания на исполнительные устройства объекта управления (дискретные управляющие сигналы) со следующими характеристиками:

- максимальное напряжение переменного тока 250 В, максимальная сила тока 5 А;

- максимальное напряжение постоянного тока 60 В, максимальная сила тока 5 А.

Рабочие условия эксплуатации компонентов систем:

- для датчиков - согласно эксплуатационной документации изготовителей датчиков;

- для КП исполнения «0» - температура окружающей среды в диапазоне от 0 до 50 °С и относительная влажность воздуха до 80 % при 35 °С и более низких температурах без конденсации влаги, для КП исполнения «1» - температура окружающей среды в диапазоне от минус 40 °С до плюс 50 °С и относительная влажность воздуха до 95 % при плюс 35 °С и более низких температурах без конденсации влаги;

- для оборудования верхнего уровня - температура окружающей среды в диапазоне от 10 до 30 °С и относительная влажность воздуха от 30 до 80 %.

+10 %

Питание системы осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 -15 % В, частотой (50 ± 1) Гц.

Мощность, потребляемая КП при номинальном напряжении питания, не более 1,5 кВ^А.

Мощность, потребляемая АРМ и серверами при номинальном напряжении питания, не более 2,5 кВ^А.

Длительность работы системы от ИБП составляет не менее 30 мин.

Габаритные размеры компонентов системы не более:

- АРМ оператора 600х1000х1000 мм;

- КП напольного исполнения 650х900х2000 мм;

- КП навесного исполнения 600х400х700 мм;

- серверы (в шкафу) 650х900х2000 мм.

Масса компонентов системы не более:

- АРМ оператора - 40 кг;

- КП напольного исполнения 320 кг;

- КП навесного исполнения 40 кг;

- сервер (в шкафу) - 250 кг.

Лист № 9

Всего листов 10

КП устойчив к воздействию синусоидальной вибрации в диапазоне частот от 10 до 55 Гц с амплитудой смещения 0,15 мм, группа исполнения N1 по ГОСТ Р 52931-2008.

По степени защиты от проникновения воды и пыли, твердых частиц КП соответствует группе не ниже IP54 по ГОСТ 14254-96, компоненты верхнего уровня соответствуют группе не ниже IP20 по ГОСТ 14254-96.

Система сохраняет свои технические характеристики при воздействии переменных магнитных полей сетевой частоты с напряженностью до 40 А/м.

Срок службы системы составляет 10 лет.

Время восстановления работоспособности системы не более одного часа при наличии ЗИП.

Гамма процентный срок сохраняемости компонентов системы не менее пяти лет для отапливаемых хранилищ при у = 90 %.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится типографским способом на титульные листы эксплуатационной документации.

Комплектность

Примечание: * - тип и количество определяется заказной спецификацией на систему.

Поверка

осуществляется по методике, изложенной в приложении к руководству по эксплуатации ГУКН 421457.002 РЭ1 «Системы измерительно-управляющие на основе программно-технического комплекса «Каскад-САУ». Методика поверки» и согласованной с руководителем ГЦИ СИ ФГУ «Нижегородский ЦСМ» в декабре 2008 г.

Основные средства поверки: калибратор-измеритель унифицированных сигналов эталонный ИКСУ-2000 (Госреестр № 20580-06), генератор импульсов Г5-82 (Госреестр № 8598-82), частотомер электронно-счетный Ч3-63/1 (Госреестр №9084-90), осциллограф цифровой запоминающий С9-8 (Госреестр № 9122-83).

Сведения о методах измерений

Сведения приведены в руководстве по эксплуатации ГУКН 421457.002 РЭ.

Нормативные документы

ГУКН 421457.002ТУ «Системы измерительно-управляющие на основе программнотехнического комплекса «Каскад-САУ». Технические условия.

Лист № 10

Всего листов 10

ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов.

Общие технические условия.

Рекомендации к применению

Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.