RU2798413C2 - Method for checking protection of automatic control systems - Google Patents

Method for checking protection of automatic control systems Download PDF

Info

Publication number
RU2798413C2
RU2798413C2 RU2021137318A RU2021137318A RU2798413C2 RU 2798413 C2 RU2798413 C2 RU 2798413C2 RU 2021137318 A RU2021137318 A RU 2021137318A RU 2021137318 A RU2021137318 A RU 2021137318A RU 2798413 C2 RU2798413 C2 RU 2798413C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protection
acs
signals
check
control systems
Prior art date
Application number
RU2021137318A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021137318A (en
Inventor
Александр Геннадьевич Копылов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта"
Publication of RU2021137318A publication Critical patent/RU2021137318A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2798413C2 publication Critical patent/RU2798413C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: automated process control systems.
SUBSTANCE: invention is used when performing protection checks of automatic control systems (ACS) of a gas compressor unit (GCU). Essence: in the ACS containing the controller, modules of input and output signals, using a configurator that connects the protection generation logic with the simulation logic, a protection check algorithm is implemented, in accordance with which in case of receiving a command to check the protection, the reading of signals from the input zone is disabled. At the same time, the ACS controller selects the simulation logic according to the number of the tested protection, in accordance with which it cocks or resets discrete input signals, increases or decreases analogue parameters to the values of protection operation.
EFFECT: automation of the process of checking the protection of GPU ACS.
1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления технологическими процессами и может быть использовано при выполнении проверки защит (далее - ПЗ) систем автоматического управления (далее - САУ) газоперекачивающего агрегата (далее - ГПА), реализованных на базе микропроцессорных систем контроля и управления.The invention relates to the field of automated process control systems and can be used when performing protection checks (hereinafter referred to as PZ) of automatic control systems (hereinafter referred to as ACS) of a gas compressor unit (hereinafter referred to as GCU) implemented on the basis of microprocessor control and management systems.

Типовая блок схема основного рабочего цикла контроллера САУ ГПА представлена на фиг.1. В начале цикла происходит чтение сигналов из входной зоны устройства, формирование предупредительной и аварийной сигнализации на основании полученного состояния входов, происходит выполнение основной логики программы, такой как: обеспечение связи с внешними устройствами, формирование управляющих сигналов, определение режимов и прочее, после чего производится запись сигналов в выходную зону устройства - запись состояния выходов. В случае формирования аварийной сигнализации, срабатывает защита САУ ГПА, обеспечивающая реакцию САУ на возмущающее воздействие, результатом которой является аварийный останов газоперекачивающего агрегата.A typical block diagram of the main operating cycle of the ACS GPU controller is shown in Fig.1. At the beginning of the cycle, signals are read from the input zone of the device, warning and alarm signaling is generated based on the received state of the inputs, the main logic of the program is executed, such as: providing communication with external devices, generating control signals, determining modes, etc., after which the recording is performed signals to the output zone of the device - recording the state of the outputs. In the event of an alarm, the GPA ACS protection is activated, ensuring the ACS response to a disturbing effect, which results in an emergency shutdown of the gas compressor unit.

На данный момент в существующих алгоритмах систем автоматизированного управления ГПА проверка защит [1] производится силами обслуживающего персонала. Известны способы [2], при которых ПЗ проводится: либо с помощью вспомогательного оборудования [3, 4], подключенного к САУ через клеммные колодки, производится подача аналоговых и дискретных сигналов требуемого уровня на вход контроллера, либо производится имитация уровня аналоговых сигналов и сработки дискретных сигналов путем ввода «вручную» данных в специализированное программное обеспечение (далее - ПО).At the moment, in the existing algorithms of automated control systems for GPUs, protection checks [1] are performed by service personnel. There are known methods [2], in which the PZ is carried out: either with the help of auxiliary equipment [3, 4] connected to the ACS via terminal blocks, analog and discrete signals of the required level are supplied to the controller input, or the level of analog signals and the triggering of discrete signals by manually entering data into specialized software (hereinafter referred to as software).

Недостатками данных способов являются:The disadvantages of these methods are:

- высокая длительность процесса проверки защит вследствие того, что часть технологических этапов приходится выполнять с применением ручного труда;- high duration of the process of checking protection due to the fact that part of the technological stages have to be performed using manual labor;

- высокая вероятность совершения ошибок персоналом из-за отсутствия четкой последовательности выполняемых этапов;- high probability of making mistakes by the personnel due to the lack of a clear sequence of steps to be performed;

- требуется точное знание логики срабатывания защиты и уровня срабатывания защиты каждого аналогового сигнала;- exact knowledge of the protection operation logic and protection operation level of each analog signal is required;

- снижение ресурса оборудования, кабелей и проводов САУ по причине частых подключений внешнего оборудования к клеммным колодкам с временным отключением датчикового оборудования от входов устройства.- decrease in the resource of equipment, cables and wires of the ACS due to frequent connections of external equipment to terminal blocks with temporary disconnection of sensor equipment from the device inputs.

Задачей изобретения является оптимизация процесса проверки защит системы автоматизированного управления газоперекачивающим агрегатом.The objective of the invention is to optimize the process of checking the protection of the automated control system of the gas compressor unit.

Технический результат - автоматизация процесса проверки защит САУ ГПА.EFFECT: automation of the process of checking the protection of ACS GPU.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается путем разработки алгоритма, реализующего программную имитацию сигналов необходимых для срабатывания защиты, в случае получения команды на проверку защиты от эксплуатационного персонала.The problem is solved, and the technical result is achieved by developing an algorithm that implements software simulation of the signals necessary for the operation of the protection, in case of receiving a command to check the protection from the operating personnel.

На фигуре 2 представлена блок-схема основного цикла программы с добавленным подалгоритмом «Автоматическая проверка защит». На фигуре 3 представлен подалгоритм «Чтение из входной зоны». На фигуре 4 представлена схема взаимодействия основных программных модулей подалгоритмов «Формирование аварийной и предупредительной сигнализации» (далее АПС) и «Автоматическая проверка защит». На фигуре 5 представлен подалгоритм «Автоматическая проверка защит». На фигуре 6 представлен подалгоритм «Формирование АПС». На фигуре 7 представлен конфигуратор файлов подалгоритмов «Формирование АПС» и «Автоматическая проверка защит».The figure 2 shows a block diagram of the main program loop with the added subalgorithm "Automatic protection check". The figure 3 shows the sub-algorithm "Reading from the input zone". The figure 4 shows the interaction diagram of the main software modules of the subalgorithms "Formation of emergency and warning alarms" (hereinafter APS) and "Automatic check of protections". The figure 5 shows the sub-algorithm "Automatic verification of protections". The figure 6 shows the sub-algorithm "Formation of APS". The figure 7 shows the file configurator of the subalgorithms "Formation of APS" and "Automatic check of protections".

Способ проверки защит выполнен в виде линейного алгоритма, который состоит из последовательно выполняемых этапов, включающих четкую очередность определенных команд. В САУ содержащих контроллер, модули входных и выходных сигналов внедряют данный алгоритм (фиг.2), между этапом чтения сигналов из входной зоны устройства и этапом формирования предупредительной и аварийной сигнализации на основании полученного состояния входов. Для обеспечения функционирования алгоритма, вносят дополнительные изменения в существующий подалгоритм «Чтение из входной зоны» (фиг.3).The method for checking protections is made in the form of a linear algorithm, which consists of sequentially performed stages, including a clear sequence of certain commands. In the ACS containing the controller, the modules of input and output signals implement this algorithm (figure 2), between the stage of reading signals from the input zone of the device and the stage of generating a warning and alarm based on the received state of the inputs. To ensure the functioning of the algorithm, additional changes are made to the existing subalgorithm "Reading from the input zone" (figure 3).

В алгоритм введены переменные: flag_APZ - флаг режима проверки защит, btn_APZ - переменная фиксирующая нажатие кнопки АПЗ, по нажатию на которою происходит переход САУ на режим проверки защит, numPZ - переменная определяющая номер текущей проверяемой защиты, countPZ - количество всех проверяемых защит, timePZ - текущее время проверки защиты, timersPZ[] - массив размерность равный countPZ, содержащий времена проверки каждой защиты.Variables introduced into the algorithm: flag_APZ - flag of the protection check mode, btn_APZ - variable fixing the pressing of the APZ button, by pressing which the ACS switches to the protection check mode, numPZ - a variable that determines the number of the current checked protection, countPZ - the number of all checked protections, timePZ - current protection check time, timersPZ[] - an array of dimension equal to countPZ, containing the times of each protection check.

Рабочий основной цикл контроллера (фиг.2) САУ ГПА выполняется постоянно, режимы работы САУ определяются оператором посредством нажатия на программные, либо физические кнопки. В случае перехода САУ на режим проверки защит происходит запоминание данного режима в переменную flag_APZ, при этом на этапе чтения сигналов из входной зоны устройства в случае состояния переменной равного True (означающем, что САУ находится в режиме ПЗ), отключается опрос контроллером состояний входной зоны устройства (фиг.3), что позволяет вносить изменения в привязанные к входам переменные.The working main cycle of the controller (figure 2) ACS GPA is constantly running, the operating modes of the ACS are determined by the operator by pressing the software or physical buttons. If the ACS switches to the protection check mode, this mode is stored in the flag_APZ variable, while at the stage of reading signals from the input zone of the device, if the state of the variable is True (meaning that the ACS is in the PZ mode), the controller polls the states of the input zone of the device. (figure 3), which allows you to make changes to the variables associated with the inputs.

В подалгоритме «Автоматическая проверка защит» производится запись имитируемых программой значений в привязанные переменные контроллера. Подалгоритм состоит из двух (фиг.4) выполняемых последовательно программных модулей: функционального блока формирования вспомогательных переменных и функции имитации сигналов. При переходе в цикле контроллера к подалгоритму «Автоматическая проверка защит» (фиг.5) в первом модуле начинает выполняться вспомогательная логика подалгоритма, которая стартует с проверки текущего режима САУ: в случае если режим - ПЗ, передается управление оперативному персоналу, который нажатием на кнопку АПЗ производит последовательное переключение номера проверяемой защиты (увеличивает значение переменной numPZ). При превышении номера защиты общего количества защит, производится преждевременный выход из подалгоритма с обнулением переменной numPZ. На следующем этапе выполнения первого модуля происходит сравнение времени выполнения проверки защиты (переменная timePZ) и если время проверки защиты превышает установленное для данной защиты (timePZ>timersPZ[numPZ]), производится выход из подалгоритма «Автоматическая проверка защит», если не превышает то переменная timePZ увеличивается на значение равное времени однократного выполнения основного рабочего цикла. Контроллер САУ имея текущий номер проверяемой защиты во втором модуле выбирает по номеру проверяемой защиты логику симуляции, в соответствии с которой взводит или сбрасывает дискретные входные сигналы, увеличивает или уменьшает аналоговые параметры по предлагаемым формулам: - Увеличение (в символьном представлении):In the subalgorithm "Automatic check of protections" the values imitated by the program are written to the bound variables of the controller. The subalgorithm consists of two (figure 4) sequentially executed program modules: a functional block for the formation of auxiliary variables and a signal simulation function. When switching in the controller cycle to the subalgorithm "Automatic check of protections" (figure 5), in the first module, the auxiliary logic of the subalgorithm starts to be executed, which starts with checking the current ACS mode: if the mode is PZ, control is transferred to the operating personnel, who, by pressing the button APZ performs sequential switching of the number of the protection being checked (increases the value of the numPZ variable). If the protection number of the total number of protections is exceeded, the subalgorithm is prematurely exited with the numPZ variable reset to zero. At the next stage of the execution of the first module, the protection check execution time is compared (variable timePZ) and if the protection check time exceeds that set for this protection (timePZ>timersPZ[numPZ]), the subalgorithm "Automatic protection check" is exited, if it does not exceed then the variable timePZ is increased by a value equal to the time of a single execution of the main work cycle. The ACS controller, having the current number of the tested protection in the second module, selects the simulation logic according to the number of the tested protection, according to which it cocks or resets discrete input signals, increases or decreases analog parameters according to the proposed formulas: - Increase (in symbolic representation):

Figure 00000001
Figure 00000001

, где:, Where:

Anpar.Tg_inD - измеряемый параметр;Anpar.Tg_inD - measured parameter;

Anpar.Pg_outN_hilimit - верхняя граница диапазона измеряемого параметра;Anpar.Pg_outN_hilimit - upper limit of the measured parameter range;

Anpar.Pg_outN_lolimit - нижняя граница диапазона измеряемого параметра;Anpar.Pg_outN_lolimit - lower limit of the measured parameter range;

timersPZ[numPZ] - элемент массива содержащий время проверки защиты измеряемого параметра;timersPZ[numPZ] - array element containing the time of the measured parameter protection check;

numPZ - номер проверяемой защиты;numPZ - number of protection being checked;

timePZ - текущее время (таймер) проверяемой защиты.timePZ - current time (timer) of the checked protection.

- Уменьшение (в символьном представлении):- Decrease (in symbolic representation):

Figure 00000002
Figure 00000002

, где:, Where:

Anpar.Tg_inD - измеряемый параметр;Anpar.Tg_inD - measured parameter;

Anpar.Tg_inD_hilimit - верхняя граница диапазона измеряемого параметра;Anpar.Tg_inD_hilimit - upper limit of the measured parameter range;

Anpar.Tg_inD_lolimit - нижняя граница диапазона измеряемого параметра;Anpar.Tg_inD_lolimit - lower limit of the measured parameter range;

timersPZ[numPZ] - элемент массива содержащий время проверки защиты измеряемого параметра;timersPZ[numPZ] - array element containing the time of the measured parameter protection check;

numPZ - номер проверяемой защиты;numPZ - number of protection being checked;

timePZ - текущее время (таймер) проверяемой защиты.timePZ - current time (timer) of the checked protection.

Этап формирования аварийной и предупредительной сигнализацией в программном обеспечении САУ представлен подалгоритмом «Формирование АПС» (фиг.6). На данном этапе в соответствии с условиями срабатывания защит формируются аварийная сигнализация используемая в дальнейшем для выполнения логики описывающей реакцию САУ. При этом в условиях используются блокированные привязанные к выходам контроллера переменные, программно измененные до значений срабатывания защит.The stage of generating emergency and warning alarms in the ACS software is represented by the sub-algorithm "Formation of APS" (Fig.6). At this stage, in accordance with the conditions for the operation of protections, an alarm is generated, which is used later to execute the logic describing the reaction of the ACS. In this case, the conditions use blocked variables tied to the controller outputs, which are programmed to the values of the protection operation.

Для снижения вероятности возникновения ошибок при кодировании логики подалгоритмов «Автоматическая проверка защит» и «Формирование АПС» используется конфигуратор (фиг.7), который формирует программные код модулей подалгоритмов, используя табличное представление условия срабатывания защиты:To reduce the likelihood of errors when coding the logic of the subalgorithms "Automatic check of protections" and "Formation of the APS", a configurator is used (Fig. 7), which generates the program code of the modules of the subalgorithms using a tabular representation of the protection trigger condition:

Figure 00000003
Figure 00000003

Так для подалгоритма «Формирование АПС» сформируется программный код:So for the subalgorithm "Formation of APS" the program code will be generated:

Figure 00000004
Figure 00000004

Для подалгоритма «Автоматическая проверка защит» сформируется программный код:For the subalgorithm "Automatic check of protections" the program code will be generated:

Figure 00000005
Figure 00000005

При этом происходит программное связывание условий с логикой симуляции сигналов. Сформированный программный код добавляется в общую исполняемую программу контроллера непосредственно перед этапом компиляции.In this case, the conditions are programmatically linked to the logic of signal simulation. The generated program code is added to the general executable program of the controller immediately before the compilation stage.

Список литературы:Bibliography:

1. Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов / Козаченко А.Н. - М.: Нефть и газ, 1999. - 463 с. ISBN 5-7246-0055-2.1. Kozachenko A.N. Operation of compressor stations of main gas pipelines / Kozachenko A.N. - M.: Oil and gas, 1999. - 463 p. ISBN 5-7246-0055-2.

2. Методические указания по эксплуатации технологических защит, выполненных на базе микропроцессорной техники. РД 153-34.1-35.142-00 - Утв. департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 13.06.2000 г.2. Guidelines for the operation of technological protection, made on the basis of microprocessor technology. RD 153-34.1-35.142-00 - Approved. Department of Development Strategy and Scientific and Technical Policy of RAO "UES of Russia" 13.06.2000

3. Пат. 1566302 СССР, МПК G01R 27/00. Магазин сопротивления / Булыга С.Г., Микийчук Н.Н., Пацарнюк Я.В., Шморгун Е.И.: заявитель и патентообладатель Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола. - №4331657/24-09; заявл. 20.11.1987; опубл. 23.05.1990, Бюл. №23. - 3 с: ил.3. Pat. 1566302 USSR, IPC G01R 27/00. Shop of resistance / Bulyga S.G., Mikiychuk N.N., Patsarnyuk Ya.V., Shmorgun E.I.: Applicant and patentee Lviv Polytechnic Institute. Lenin Komsomol. - No. 4331657/24-09; dec. 11/20/1987; publ. 05/23/1990, Bull. No. 23. - 3 s: ill.

4. Пат. 2345377 РФ, МПК G01R 35/00. Автоматический калибратор мер измерительно-вычислительного комплекса / Бодров В.Е., Краячич А.В., Галактионова А.А., Подборонов Б.П., Свирский Ю.А: заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ"). №2007129375/28; заявл. 31.07.2007; опубл. 27.01.2009, Бюл. №23. - 3 с.: ил.4. Pat. 2345377 RF, IPC G01R 35/00. Automatic calibrator of measures of the measuring and computing complex / Bodrov V.E., Krayachich A.V., Galaktionova A.A., Podboronov B.P., Svirsky Yu.A. N.E. Zhukovsky" (FSUE "TsAGI"). No. 2007129375/28; dec. 07/31/2007; publ. 27.01.2009, Bull. No. 23. - 3 p.: ill.

Claims (1)

Способ проверки защиты системы автоматизированного управления газоперекачивающего агрегата (ГПА), характеризующийся тем, что в систему автоматического управления (САУ), содержащую контроллер, модули входных и выходных сигналов, внедряют с использованием конфигуратора, связывающего логику формирования защиты с логикой симуляции, алгоритм проверки защит, заключающийся в том, что в случае получения команды на проверку защиты отключается чтение сигналов из входной зоны, а контроллер САУ выбирает по номеру проверяемой защиты логику симуляции, в соответствии с которой взводит или сбрасывает дискретные входные сигналы, увеличивает или уменьшает аналоговые параметры до значений срабатывания защит.A method for checking the protection of an automated control system of a gas compressor unit (GCU), characterized in that an automatic control system (ACS) containing a controller, input and output signal modules is introduced using a configurator that connects the protection generation logic with the simulation logic, a protection verification algorithm, consisting in the fact that in case of receiving a command to check the protection, the reading of signals from the input zone is disabled, and the ACS controller selects the simulation logic according to the number of the protection being checked, in accordance with which it cocks or resets discrete input signals, increases or decreases analog parameters to the values of protection operation .
RU2021137318A 2021-12-16 Method for checking protection of automatic control systems RU2798413C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021137318A RU2021137318A (en) 2023-06-16
RU2798413C2 true RU2798413C2 (en) 2023-06-22

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2213889C2 (en) * 2001-09-13 2003-10-10 Гаврилова Татьяна Николаевна Set automatic control method
UA26971U (en) * 2007-06-11 2007-10-10 Univ Vinnytsia Nat Tech Device for testing a protection system for an engineering object
RU109880U1 (en) * 2011-06-22 2011-10-27 Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" AUTOMATED COMPLEX OF CHECKING THE STATE AND FUNCTIONING OF ON-BOARD MEANS OF CONTROL SYSTEMS OF ROCKET-CARRIER BLOCKS
US8977518B2 (en) * 2006-06-28 2015-03-10 Man Diesel & Turbo Se Device and method for performing a functional test on a control element of a turbo engine
RU2660216C1 (en) * 2017-07-06 2018-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ МОСКВА" Automatic control system of gas transmission unit "quant-r"

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2213889C2 (en) * 2001-09-13 2003-10-10 Гаврилова Татьяна Николаевна Set automatic control method
US8977518B2 (en) * 2006-06-28 2015-03-10 Man Diesel & Turbo Se Device and method for performing a functional test on a control element of a turbo engine
UA26971U (en) * 2007-06-11 2007-10-10 Univ Vinnytsia Nat Tech Device for testing a protection system for an engineering object
RU109880U1 (en) * 2011-06-22 2011-10-27 Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" AUTOMATED COMPLEX OF CHECKING THE STATE AND FUNCTIONING OF ON-BOARD MEANS OF CONTROL SYSTEMS OF ROCKET-CARRIER BLOCKS
RU2660216C1 (en) * 2017-07-06 2018-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ МОСКВА" Automatic control system of gas transmission unit "quant-r"

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060293833A1 (en) Electronic control apparatus
US20100235682A1 (en) I/o unit and industrial controller
US9606902B2 (en) Malfunction influence evaluation system and evaluation method using a propagation flag
KR101030589B1 (en) System and method for verifiing integrated distributed control system
EP3299918A1 (en) Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method
EP3385796A1 (en) Control device
WO2019121516A1 (en) Seamless and safe upgrade of software intensive systems during operation
RU2798413C2 (en) Method for checking protection of automatic control systems
US7424641B2 (en) Control system and method for validating operation of the control system
CN109597389B (en) Test system of embedded control system
CN103383566A (en) Program stream monitoring method
CN113778771A (en) Terminal testing method, system and storage medium
WO2016099879A1 (en) Apparatus and methods for monitoring subsea electrical systems using adaptive models
CN109254898B (en) Software module execution sequence monitoring method and system
CN105339852A (en) Remote unit and remote unit abnormality determining method
US7689874B2 (en) Data processing device and method for monitoring correct operation of a data processing device
KR102397107B1 (en) Apparatus for Monitoring Damage of Structure with Unscented Kalman Filter based on Global Optimization
CN112783705A (en) Test method, device, system, chip and electronic equipment
CN111044826A (en) Detection method and detection system
JP4288999B2 (en) Processing equipment
Ždánsky et al. Safety of two-channel connection of sensors to safety PLC
CN107885663B (en) Method and device for automatically generating test case, computer equipment and storage medium
CN113310708A (en) Endurance test method and device for actuator, computer program product and storage medium
EP3506029B1 (en) Method and control system for controlling a real production process
CN112230563A (en) Simulation parameter debugging method and device of embedded controller and controller