OpenSCADAWiki: Home Page En/Using/ ModelAGLKS ...

Home | Index | Changes | Comments | Users | Registration | Login  Password:  
 
This is an old revision of HomePageEn/Using/ModelAGLKS from 2010-09-02 11:50:50..

The dynamic model of real-time of the Anastasievskaja GLKS

Name:ModelAGLKS
Founded:январь 2006г
Version:0.9.0
Status:GPL
Members:Roman Savochenko
Description:The project is devoted to the creation of the full dynamic model of real-time of Anastasievskaja GLKS.
Address: Model is in the DB file: SQLite.AnastModel (file:AGLKSModel.db). Library of the equipment models: SQLite.OscadaLibs (file:oscadalibs.db)


Contents

Introduction

Anastasievskaya GLKS (AGLKS) is the technological process designed for two-stage gas compression of gas fields. For this purpose GLKS is provided with six centrifugal compressors: three compressor for low and high pressure part, thus providing redundancy and allowing the parallel operation.


To test the control algorithms of GLKS, especially anti surging algorithms the creation of mathematical model of GLKS was required. The model must run on the single board computer with the PCI and communicate with the controller of the technological process control. For development of the model it was used library of technological devices of OpenSCADA. Subsequently, the TP model of the compressor station has grown into an autonomous system which is used in the OpenSCADA project as the demonstration of features and capabilities.

1 Technological process

Before creating the GLKS model, it was created the principle circuit of the model of technological process, based on the principle circuit of the real process. The resulting scheme is shown in Figure 1.


file:model_sh_en.png
Figure 1. Principle scheme of the AGLKS model.

2 Modeling

To construct the model of technological process on the basis of the available models of tech. devices it was directly used the source principle scheme and block calculator (BlockCalc) of the OpenSCADA system. The technological devices added to the block scheme in accordance to the principle scheme. Several blocks were added as the accessory ones and for the nodes of the flows. The numbers of the nodes' blocks are indicated on the principle scheme near the flows nodes.


The model is implemented as an eight-block schemes of the block calculator. Structure and properties of block schemes are shown in Table 1.


Table 1. Model block scheme

ID Name Purpose Period of execution (ms) Execution time for Athlon 64 3000+ (ms)
gen Mainstation Contains the model of general part of the compressor station, namely, all that is shown on the principle scheme outside of the gray blocks of individual compressors. 10 0.52
gen_cntr Mainstation (contr) Contains the model of the control system of the mainstation part 1000 0.033
KM101 The model of КМ101 Contains the model of the first compressor КМ101 of low pressure. 10 0.3
KM102 The model of КМ102 Contains the model of the first compressor КМ101 of high pressure. 10 0.35
KM201 The model of КМ201 Contains the model of the second compressor КМ201 of low pressure. 10 0.3
KM202 The model of КМ202 Contains the model of the second compressor КМ201 of high pressure. 10 0.35
KM301 The model of КМ301 Contains the model of the third compressor КМ301 of low pressure. 10 0.3
KM302 The model of КМ302 Contains the model of the third compressor КМ301 of high pressure. 10 0.35

From the characteristics of block schemes can be seen that the capacity of the model as a whole to the CPU Athlon 64 3000+ (2000MHz) is 19.5%.


Table 2. lists the models being used in accordance with the principle scheme.


Table 2. Using of the technological devices model

Technological device model Technological devices (blocks of the model)
Ball crane (ballCrane) gen.КШ1им, gen.КШ2им, gen.КШ5им, gen.КШ7им, gen.КШ21им, gen.КШ22им, KM*01.КШ101им, KM*01.КШ102им, KM*01.КШ104им, KM*01.КШ105им, KM*01.КШ106им, KM*02.КШ111им, KM*02.КШ112им, KM*02.КШ114им, KM*02.КШ115им, KM*02.КШ116им
Gas compressor (compressor) KM*01.KM101_1, KM*01.KM101_2, KM*02.KM102_1, KM*02.KM102_2
Air cooler (cooler) KM*01.AT101_1, KM*01.AT101_2, KM*02.AT102_1, KM*02.AT102_2
Diaphragm (diafragma) gen.PP1, gen.PP3, gen.PP5, gen.PP7, KM*01.PP101, KM*01.PP102, KM*02.PP103, KM*02.PP104
Valve (klap) gen.КШ1, gen.КШ5, gen.КШ6, gen.КШ21, KM*01.KPP101, KM*01.DR100, KM*01.КШ101, KM*01.КШ104, KM*01.КШ106, KM*02.KPP102, KM*02.DR101, KM*02.КШ111, KM*02.ЛКШ113, KM*02.КШ114, KM*02.КШ116
Lag (lag) gen.P_КРД2
Network (loading) (net) gen.netGVD, gen.netGlinsk, gen.netFakel, KM*02.net102
Pipe 1->1 (pipe1_1) gen.pipeGlinsk
Pipe 1->2 (pipe1_2) gen.node1, gen.node20
Pipe 1->3 (pipe1_3) gen.node1_1, gen.node21, KM*01.node4_1
Pipe 1->4 (pipe1_4) KM*02.node6_1
Pipe 3->1 (pipe3_1) gen.node22, gen.node19, KM*01.node3_1, KM*02.node5_1
Noise (2 harmonic + rand) (noise) gen.noisePP3
Separator (separator) gen.C1, gen.C2, KM*01.C101_1, KM*01.C101_2, KM*01.C101_3, KM*02.С102_1, KM*02.С102_2, KM*02.С102_3
Source (pressure) (src_press) gen.SrcGas

Through the using of the library of the models of tech. devices and concepts for building the dynamic models it has been obtained the dynamic model, from which you can get the parameters at any point of the principle scheme as for the study and for testing of the control algorithms.


In the model of the control system of the mainstation part there are three PID: PC_KRD1, PC_KRD2 and PC_KRD3 to regulate the pressure at the input of the CS, between the compressors of low and high pressure, as well as at the output of the CS.


To obtain the information on the technological process the parameters of TP (Table 3) were created, which represent data from individual nodes of the model.


Table 3. Parameters of the technological process

Сode Description Properties Source
Mainstation controller BlockCalc.gen
F2, F_PP1 Gas flow through the diaphragm PP1 PP1.Fi
F3 The gas flow through a pipe to Glinsk pipeGlinsk.Fi
F4, F_PP5, F5_6 Gas flow through the diaphragm PP5 PP5.Fi
F7_8 Gas flow through the diaphragm PP7 PP7.Fi
F_PP3 Gas flow through the diaphragm PP3 PP3.Fo
KSH1 The control block of the ball valve KSH1 КШ1им.com, КШ1им.st_open, КШ1им.st_close
KSH2 The control block of the ball valve KSH2 КШ2им.com, КШ2им.st_open, КШ2им.st_close
KSH5 The control block of the ball valve KSH5 КШ5им.com, КШ5им.st_open, КШ5им.st_close
KSH6 The control block of the ball valve KSH6 КШ6им.com, КШ6им.st_open, КШ6им.st_close
KSH7 The control block of the ball valve KSH7 КШ7им.com, КШ7им.st_open, КШ7им.st_close
KSH21 The control block of the ball valve KSH21 КШ21им.com, КШ21им.st_open, КШ21им.st_close
KSH22 The control block of the ball valve KSH22 КШ22им.com, КШ22им.st_open, КШ22им.st_close
L1 The liquid level in the separator C2 C2.Lж
Ti The gas temperature at the input of the CS. КШ1.Ti
T_PP1 The gas temperature at the diaphragm PP1 КРД1.To
T_PP3 The gas temperature at the diaphragm PP3 node19.To
T_PP5 The gas temperature at the diaphragm PP5 КШ21.To
Pi The gas pressure at the input of the CS. КШ1.Pi
P_PP1 Gas pressure at the diaphragm PP1 PP1.Po
P_PP3, PC0601 Gas pressure at the diaphragm PP3 PP3.Po
P_PP5, P4, PT0404 Gas pressure at the diaphragm PP5 PP5.Po
PT0804, P3 The gas pressure in the pipe to Glinsk pipeGlinsk.Pi
PT1606, PT0503 The gas pressure in the separator С1 C1.Po
PT0406 Gas pressure at the diaphragm PP7 PP7.Po
PT0605 The gas pressure before control valve KRD1 КРД1.Pi
Virtual controller of the mainstation LogicLev.experiment
F3 The gas flow through a pipe to Glinsk Template: base.simleBoard
t/h, (0;100), a(10;90), w(35;80)
BlockCalc.Anast1to2node.F3.var
F4, F_PP5 Gas flow through the diaphragm PP5 Template: base.simleBoard
t/h, (0;100), a(10;90), w(35;80)
BlockCalc.Anast1to2node.F4.var, BlockCalc.Anast1to2node.F_PP5.var
F_PP1 Gas flow through the diaphragm PP1 Template: base.simleBoard
t/h, (0;150)
BlockCalc.Anast1to2node.F_PP1.var
F_PP3 Gas flow through the diaphragm PP3 Template: base.simleBoard
t/h, (0;150)
BlockCalc.Anast1to2node.F_PP3.var
Ti The gas temperature at the input of the CS. Template: base.simleBoard
deg. С, (-50;50), a(-20;40), w(-10;30)
BlockCalc.Anast1to2node.Ti.var
T_PP1 The gas temperature at the diaphragm PP1 Template: base.simleBoard
deg. С, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.T_PP1.var
T_PP3 The gas temperature at the diaphragm PP3 Template: base.simleBoard
deg. С, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.T_PP3.var
T_PP5 The gas temperature at the diaphragm PP5 Template: base.simleBoard
deg. С, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.T_PP5.var
Pi The gas pressure at the input of the CS. Template: base.simleBoard
kgf/cm2, (0;20), a(4;15), w(5;10)
BlockCalc.Anast1to2node.Pi.var
P3 The gas pressure in the pipe to Glinsk Template: base.simleBoard
kgf/cm2, (0;100), a(10;90), w(20;80)
BlockCalc.Anast1to2node.P3.var
P_PP1 Gas pressure at the diaphragm PP1 Template: base.simleBoard
kgf/cm2, (0;10)
BlockCalc.Anast1to2node.P_PP1.var
P_PP3 Gas pressure at the diaphragm PP3 Template: base.simleBoard
kgf/cm2, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.P_PP3.var
P_PP5, P4 Gas pressure at the diaphragm PP5 Template: base.simleBoard
kgf/cm2, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.P_PP5.var, BlockCalc.Anast1to2node.P4.var
PT0503 The gas pressure in the separator С1 Template: base.simleBoard
kgf/cm2, (0;10), a(2;8), w(3;7)
BlockCalc.Anast1to2node.PT0503.var
KSH6close Alarm for closing the valve KSH6 Template: base.digAlarm BlockCalc.Anast1to2node.КШ6.st_open
gN1 Account node 1 Template: base.gasPoint
KSH7 The control block of the ball valve KSH7 Template: base.digitBlock
t=5s
BlockCalc.Anast1to2node.КШ7.com, BlockCalc.Anast1to2node.КШ7.st_open, BlockCalc.Anast1to2node.КШ7.st_close
The BlockCalc.gen_cntr controller
PC_KRD1 The pressure regulator at the input of the CS. at, (0;10) PCKRD1.*
PC_KRD2 The pressure regulator between the compressors of low and high pressure. at, (0;50) PC_КРД2.*
PC_KRD3 Regulator of the pressure at the output of CS. at, (0;120) PC_КРД3.*
The BlockCalc.KM*01 controller
KPP101 Антипомпажный регулирующий клапан компрессора %, (0;100), 0 знаков KPP101.l_kl1
FN101 Расход на выходе компрессора КШ104.Fi
F101 Расход на диафрагме PP101 т/ч, (0;100), 1 знак PP101.Fi
F102 Расход на диафрагме PP102 т/ч, (0;100), 1 знак PP102.Fi
TE1202_1 Температура после первой ступени компрессора К, (273;373), 0 знак КМ101_1.To
TE1205_1 Температура после второй ступени компрессора К, (273;433), 0 знак КМ101_2.To
TE1313_1 Температура на входе первой ступени компрессора К, (273;373), 0 знак node3_1.To
TE1314_1 Температура после холодильника первой ступени компрессора К, (273;373), 0 знак AT101_1.To
TE1206_1 Температура после холодильника второй ступени компрессора К, (273;373), 0 знак AT101_2.To
AT101_1 Блок контроля холодильника после первой ступени компрессора AT101_1.Ti, AT101_1.To, AT101_1.Wc
AT101_2 Блок контроля холодильника после второй ступени компрессора AT101_2.Ti, AT101_2.To, AT101_2.Wc
КШ101 Блок управления шарового крана КШ101 КШ101им.com, КШ101им.st_open, КШ101им.st_close
КШ102 Блок управления шарового крана КШ102 КШ102им.com, КШ102им.st_open, КШ102им.st_close
КШ104 Блок управления шарового крана КШ104 КШ104им.com, КШ104им.st_open, КШ104им.st_close
КШ105 Блок управления шарового крана КШ105 КШ105им.com, КШ105им.st_open, КШ105им.st_close
КШ106 Блок управления шарового крана КШ106 КШ106им.com, КШ106им.st_open, КШ106им.st_close
PT0202_1 Давление после первой ступени компрессора ат, (0;20), 1 знак КМ101_1.Po
PT0204_1 Давление после второй ступени компрессора ат, (0;50), 1 знак КМ101_2.Po
PT1006_1 Давление на диафрагме PP102 ат, (0;20), 1 знак PP102.Pi
P101 Давление на диафрагме PP101 ат, (0;10), 1 знак PP101.Pi
ST8612_1 Обороты вращения компрессора 1000x об.мин., (0;10), 2 знака КМ101_1.N
Контроллер BlockCalc.KM*02
KPP102 Антипомпажный регулирующий клапан компрессора %, (0;100), 0 знаков KPP102.l_kl1
TE1202_4 Температура после первой ступени компрессора К, (273;373), 0 знак KM102_1.To
TE1205_4 Температура после второй ступени компрессора К, (273;433), 0 знак KM102_2.To
TE1313_4 Температура на входе первой ступени компрессора К, (273;373), 0 знак node5_1.To
TE1314_4 Температура после холодильника первой ступени компрессора К, (273;373), 0 знак AT102_1.To
TE1206_4 Температура после холодильника второй ступени компрессора К, (273;373), 0 знак AT102_2.To
F103 Расход на диафрагме PP103 т/ч, (0;100), 1 знак PP103.Fi
F104 Расход на диафрагме PP104 т/ч, (0;100), 1 знак PP104.Fi
PT0202_4 Давление после первой ступени компрессора ат, (0;75), 1 знак KM102_1.Po
PT0204_4 Давление после второй ступени компрессора ат, (0;150), 1 знак KM102_2.Po
PT1006_4 Давление на диафрагме PP104 ат, (0;75), 1 знак PP104.Pi
P103 Давление на диафрагме PP103 ат, (0;50), 1 знак PP103.Pi
КШ111 Блок управления шарового крана КШ111 КШ111им.com, КШ111им.st_open, КШ111им.st_close
КШ112 Блок управления шарового крана КШ112 КШ112им.com, КШ112им.st_open, КШ112им.st_close
КШ114 Блок управления шарового крана КШ114 КШ114им.com, КШ114им.st_open, КШ114им.st_close
КШ115 Блок управления шарового крана КШ115 КШ115им.com, КШ115им.st_open, КШ115им.st_close
КШ116 Блок управления шарового крана КШ116 КШ116им.com, КШ116им.st_open, КШ116им.st_close
ST8612_4 Обороты вращения компрессора 1000x об.мин., (0;15), 2 знака KM102_1.N

3 Интерфейс пользователя

Пользовательский интерфейс модели представлен семью объектами сигнализаций (рис.2). Шесть из них содержат кадры компрессоров КМ101, КМ201, КМ301, КМ102, КМ202 и КМ302. Седьмой же является общим для всей компрессорной станции и содержит общестанционные кадры. Общестанционная группа сигнализации содержит две мнемосхемы, две группы графиков, группу контуров, группу обзорных кадров и пять документов.


General view of the user interface window. (73 Kb)
Рис.2. Общий вид окна интерфейса пользователя.

Мнемосхемы объекта сигнализации "Общестанционка" представлены на рис.3 и рис.4.


The main mnemonic scheme of CS (45 Kb)
Рис.3. Главная мнемосхема КС

Test mnemonic scheme (64 Kb)
Рис.4. Тестовая мнемосхема

Группы графиков "Массовые потоки" и "Температуры" представлены на рис.5 и рис.6 соответственно.


Graphics group "Mass flows" (23 Kb)
Рис.5. Группа графиков "Массовые потоки".

Graphics group "Temperatures" (20 Kb)
Рис.6. Группа графиков "Температуры".

Группа контуров "Тестовая группа" (рис.7) содержит контура всех регуляторов и ряд важных параметров.


Contours group "Test group". (31 Kb)
Рис.7. Группа контуров "Тестовая группа".

Группа обзорных кадров "Обзор 1" (рис.8) содержит кадры основных параметров.


Group of the overview frames "Overview 1". (11 Kb)
Рис.8. Группа обзорных кадров "Обзор 1".

Документы "Таблица накопленных мгновенных значений", "Журнал вмешательств", "Таблица среднечасовых значений", "Таблица среднесуточных значений" и "Суточный отчёт" представлены на рис.9, рис.10, рис.11, рис.12 и рис.13 соответственно.


The document "Table of accumulation instantaneous values".\n (61 Kb)
Рис.9. Документ "Таблица накопленных мгновенных значений".

The document "Log of interruptions". (29 Kb)
Рис.10. Документ "Журнал вмешательств".

The document "Table of average over hour values". (37 Kb)
Рис.11. Документ "Таблица среднечасовых значений".

The document "Table of average over day values".\n (25 Kb)
Рис.12. Документ "Таблица среднесуточных значений".

The document "Day Report". (55 Kb)
Рис.13. Документ "Суточный отчёт".

Объекты сигнализации компрессоров низкого давления содержат мнемосхему рис.14 и группу графиков рис.15.


Mnemonic scheme of the low pressure compressor. (38 Kb)
Рис.14. Мнемосхема компрессора низкого давления.

Graphics group of the low pressure compressor (22 Kb)
Рис.15. Группа графиков компрессора низкого давления.

Объекты сигнализации компрессоров высокого давления содержат мнемосхему рис.16 и группу графиков рис.17.


Mnemonic scheme of the high pressure compressor. (38 Kb)
Рис.16. Мнемосхема компрессора высокого давления.

Graphics group of the high pressure compressor (23 Kb)
Рис.17. Группа графиков компрессора высокого давления.

Для отображения динамики всей компрессорной станции предусмотрена группа сводных графиков (рис.18)


The result graphics "Page 1". (24 Kb)
Рис.18. Группа сводных графиков "Страница 1".

4 Результаты

Результатом разработки стала полноценная динамическая модель технологического процесса компрессорной станции. Данная модель доступна на трёх языках и включена в дистрибутивы системы OpenSCADA в роли демонстрации функций и возможностей.


Модель предусматривает возможность управления ТП от лица оператора, включая операции:


В прикладном смысле модель с успехом применялась для отладки алгоритмов противопомпажной защиты компрессоров Анастасиевской ГЛКС.

Ссылки

Referring pages: HomePageEn/Doc/HTTP
HomePageEn/Doc/QuickStart
HomePageEn/Server
HomePageEn/Using/GraphicElementsLibraries/MainElements
HomePageEn/Using/ModelAGLKS
HomePageEn/Using/PLC
HomePageEn/Using/PLC/firmware


 
There are no files on this page.[Display files/form]
There is no comment on this page. [Display comments/form]