Контроллеры Суперфлоу-31

Назначение

Контроллеры «Суперфлоу-31» (далее - контроллеры) предназначены для измерения аналоговых (частота, количество импульсов, сила и напряжение постоянного тока) и обработки цифровых выходных сигналов от первичных средств измерений различных параметров технологических процессов, дальнейшего преобразования результатов измерений в значения физических величин, вычисления физико-химических свойств среды, вычисления расхода и количества жидких и газообразных углеводородных энергоносителей.

Описание

Принцип действия контроллеров основан на измерение и преобразование в значения физических величин электрических сигналов, поступающих от средств измерений давления, температуры, объемных и массовых счетчиков-расходомеров, влагомеров, плотномеров, хроматографов и/или получение результатов измерений от средств измерений по цифровым линиям связи. Далее, вычислитель контроллера производит расчет физико-химических свойств среды, расчет расхода и количества среды в соответствии с заложенными алгоритмами. На основе измеренных и вычисленных параметров вычислитель формирует периодические архивы по расходу (количеству) среды, архивы свойств среды, архивы аварийных сообщений и вмешательств. Контроллер также осуществляет формирование выходных сигналов для автоматизированного управления в реальном масштабе времени технологическими процессами и объектами.

Контроллеры имеют модульную архитектуру. Контроллеры состоят из вычислителя и модулей расширения (модулей ввода/вывода), объединенных общими шинами питания и передачи данных. Вычислитель и модули расширения размещаются в шкафу общепромышленного исполнения.

Конструкция корпуса вычислителя предназначена для установки на передние панели шкафов и щитов управления. На лицевой панели вычислителя расположена клавиатура, жидкокристаллический индикатор, светодиодные индикаторы, соединитель сервисного порта. На задней панели вычислителя расположены соединители портов питания, цифровых интерфейсов связи, счетно-импульсных входов. На индикаторе вычислителя отображаются значения измеряемых и вычисляемых параметров среды (давление, температура, плотность, расход, объем, масса, и пр.), параметры конфигурации. С помощью клавиатуры выполняется управление режимами отображения информации, ввод параметров, задание режимов работы контроллера. Порты ввода/вывода вычислителя обеспечивают:

- обмен данными c преобразователями измерительными по цифровым протоколам связи MODBUS RTU, HART;

- прием частотных или счетно-импульсных сигналов от преобразователей измерительных;

- обмен данными c системами сбора информации и управления как по оригинальному протоколу связи вычислителя , так и по стандартному протоколу MODBUS RTU.

- аппаратную поддержку шины расширения для подключения модулей ввода/вывода контроллера (модулей расширения).

Модули расширения выполнены в корпусах, предназначенных для установки на DIN-рейку. На лицевой панели модулей имеется светодиодная индикация, сигнализирующая о режимах работы каналов измерения модулей, состоянии обмена данными с вычислителем контроллера. На тыльной стороне корпуса расположены контакты для подключения модулей расширения к шине контроллера. На боковой поверхности корпуса модулей расположены

соединители для подключения линий связи преобразователей измерительных. Модули расширения обеспечивают измерение параметров электрических сигналов: ток, напряжение, частоту. Результаты измерений модулей расширения поступают в вычислитель контроллера по цифровому интерфейсу связи.

Общий вид контроллера (вычислитель и модули расширения) изображен на рис.1.

Рисунок 1 - Общий вид контроллеров

Для исключения несанкционированного вмешательства в работу контроллеров на корпуса функциональных модулей наносятся наклейки и пломбы, повреждаемые при разборке корпуса и доступе к электронным платам. Схема размещения разрушающихся наклеек на корпусе вычислителя изображена на рис.2.

1 - места нанесения разрушающихся наклеек изготовителя;

2 - место нанесения знака поверки.

Рисунок 2 - Места нанесения разрушающихся наклеек изготовителя и знака поверки

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) вычислителя располагается в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) микроконтроллера. Программирование (прошивка) ПЗУ осуществляется через порт микроконтроллера специальными средствами на предприятии-изготовителе. После выполнения операции программирования микроконтроллер вычислителя обеспечивает аппаратную защиту от считывания содержимого ПЗУ.

Встроенное программное обеспечение (ПО) вычислителя контроллера предназначено для выполнения функций:

- прием сигнал или цифровых данных от внешних преобразователей (датчиков), приборов или систем измерения и преобразования в значения физических величин;

- расчет расхода и количества среды (массы, объема) в соответствии с реализованными методами (методиками) и алгоритмами;

- формирование периодических архивов по количеству среды.

- формирование архивов аварийных ситуаций и предупреждений;

- выполнение калибровки, градуировки каналов измерения;

- интерфейс пользователя через порты ввода/вывода RS-232 или RS-485 по стандартным протоколам обмена;

- интерфейс пользователя через встроенную клавиатуру и дисплей.

- защиту хранящихся в памяти вычислителя данных от преднамеренных и не преднамеренных изменений.

ПО контроллеров обеспечивает:

- расчет физико-химических свойств среды в соответствии с алгоритмами и методами изложенными в ГОСТ 30319.2-2015, ГОСТ 30319.3-15, ГОСТ Р 8.662-2009, ГСССД МР 113-03, ГСССД МР 118-05, ГОСТ Р 8.770-2011, СТО 5.9-2007, РМГ 97-2010;

- расчет количества среды при выполнение измерений ультразвуковыми, турбинными, ротационными, вихревыми счетчиками-расходомерами ПО вычислителя производит по ГОСТ Р 8.740-2011 и ГОСТ 8.611-2013;

- расчет количества среды при выполнении измерений методом переменного перепада давления на стандартных сужающих устройствах (диафрагмах) ПО вычислителя производит в соответствии с ГОСТ 8.586.1-2005 - ГОСТ 8.586.5-2005;

- расчет массового расхода (массы), приведение к стандартным условиям объема и плотности нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородных сред ПО вычислителя проводит соответствии с ГОСТ Р 8.595-2004 и СТО Газпром 5.9-2007.

Аппаратная защита ПО (кода программы) от умышленных изменений обеспечивается:

- применением специальных аппаратных средств программирования (прошивки) ПЗУ микроконтроллера;

- активацией аппаратной защиты микроконтроллера от считывания содержимого ПЗУ;

- ограничением доступа к электронным компонентам вычислителя путем пломбирования корпуса прибора;

- отсутствием возможности модификации кода программы через другие внешние интерфейсы.

Защита ПО от случайных изменений обеспечивается вычислением и периодическим контролем хэш-кода области хранения исполняемого кода программы, включая область постоянных данных (констант). Метод вычисления хэш-кода - CRC16.

Метрологические характеристики контроллеров нормированы с учетом влияния программного обеспечения. Контроллеры обеспечивают идентификацию встроенного ПО посредством индикации номера версии. Идентификационные данные ПО контроллеров приведены в таблице 1.

У ровень защиты ПО и измерительной информации от преднамеренных и непреднамеренных изменений в соответствии с Р 50.2.077-2014 - высокий.

Таблица 1 - Идентификационные данные ПО

Технические характеристики

Основные метрологические и технические характеристики контроллеров приведены в таблицах 2, 3.

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Продолжение таблицы 2

Таблица 3 - Основные технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится на титульные листы руководства по эксплуатации, паспорт, а также корпус вычислителя контроллеров методом печати на самоклеящейся плёнке.

Комплектность

Таблица 4 - Комплектность средства измерений

Поверка

осуществляется по документу СНАГ.407229.004 МП «Контроллеры «Суперфлоу-31».

Методика поверки», утвержденному ЗАО КИП «МЦЭ» 28.10.2016 г.

Основные средства поверки:

- калибратор многофункциональный модель МСХ-IIR (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде № 21591-07);

- мера сопротивления Р3030 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде № 8238-91);

- мультиметр цифровой Agilent 34410A (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде № 33921-07);

- частотомер электронно-счетный Ч3-85/5 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде № 56478-14).

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых контроллеров с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на бланк свидетельства о поверке и/или в паспорт поверяемого контроллера, а также на боковую поверхность корпуса вычислителя в соответсвтии с рисунком 2.

Сведения о методиках (методах) измерений приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

ГОСТ 8.022-91 «ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне 1-10’16... 30 А».

ГОСТ 8.027-2001 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы».

ГОСТ 8.129-2013 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты»

ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия».

ГОСТ Р 8.740-2011 ГСИ. Расход и количество газа. Методика измерений с помощью турбинных, ротационных и вихревых расходомеров и счетчиков

ГОСТ 8.611-2013 ГСИ. Расход и количество газа. Методика (метод) измерений с помощью ультразвуковых преобразователей расхода.

ГОСТ 8.586.1-5:2005 ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств.

ГОСТ Р 8.595-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. МАССА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ. Общие требования к методикам выполнения измерений

СТО Газпром 5.9-2007 Расход и количество углеводородных сред. Методика выполнения измерений

СНАГ407229.004 ТУ. Контроллеры «Суперфлоу-31» Технические условия.