OpenSCADAWiki: Using/ ModelAGLKS ...

Home | Каталог | Изменения | Комментарии | Пользователи | Регистрация | Вход  Пароль:  
 

Динамическая модель реального времени Анастасиевской ГЛКС

Имя: ModelAGLKS
Основан: Январь 2006г
Участники: Роман Савоченко
Описание: Проект посвящён созданию полной модели Анастасиевской газо-лифтной компрессорной станции (ГЛКС).
Адрес: Текущая БД в SVN-репозитории, БД в файле: file:aglks.tlz.
Живое исполнение: Web-доступ к интерфейсу модели
АГЛКС (29 Кб)


Оглавление

Введение

Анастасиевская ГЛКС (АГЛКС) представляет собой технологический процесс, предназначенный для двухступенчатого компремирования газа газовых месторождений. Для этой цели ГЛКС снабжена шестью центробежными компрессорами, по три компрессора на низкое и высокое давление, обеспечивая тем самым резервирование и допуская параллельную работу с целью повышения производительности.


Для тестирования алгоритмов управления ГЛКС, в особенности антипомпажных алгоритмов, понадобилось создание модели ГЛКС. Предполагался запуск модели на одно-платном компьютере с УСО и взаимодействие с контроллером управления технологическим процессом. Для разработки модели была использована библиотека технологических аппаратов системы OpenSCADA. Впоследствии модель ТП компрессорной станции выросла в автономную систему, которая используется в проекте OpenSCADA в качестве демонстрации функций и возможностей. Текстовые значения модели доступны на трёх языках: Английский, Русский и Украинский.

1 Технологический процесс

Перед созданием модели ГЛКС была создана принципиальная схема модели технологического процесса, основанная на принципиальной схеме реального технологического процесса. Полученная схема изображена на рис.1.



Рис.1. Принципиальная схема модели АГЛКС.

2 Моделирование

Для построения модели технологического процесса на основе доступных моделей аппаратов была непосредственно использована исходная принципиальная схема и блочный вычислитель (BlockCalc) системы OpenSCADA. Модели аппаратов технологической схемы добавлялись в блочную схему в соответствии с принципиальной схемой. Часть блоков была добавлена для вспомогательного оборудования, а также узлов потоков. Номера блоков узлов указаны на принципиальной схеме номерами около узлов потоков.


Модель реализована в виде восьми блочных схем блочного вычислителя. Состав и свойства блочных схем приведены в таблице 1.


Таблица 1. Блочные схемы модели

ID Имя Назначение Период исполнения (мс) Время исполнения на Athlon 64 3000+ (мс)
gen Общестанционка Содержит модель общей части компрессорной станции, а именно всё что изображено на принципиальной схеме за пределами серых блоков отдельных компрессоров. 10 0.52
gen_cntr Общестанционка (контроллер) Содержит модель системы управления общестанционной частью. 1000 0.033
KM101 Модель КМ101 Содержит модель первого компрессора низкого давления КМ101. 10 0.3
KM102 Модель КМ102 Содержит модель первого компрессора высокого давления КМ102. 10 0.35
KM201 Модель КМ201 Содержит модель второго компрессора низкого давления КМ201. 10 0.3
KM202 Модель КМ202 Содержит модель второго компрессора высокого давления КМ202. 10 0.35
KM301 Модель КМ301 Содержит модель третьего компрессора низкого давления КМ301. 10 0.3
KM302 Модель КМ302 Содержит модель третьего компрессора высокого давления КМ302. 10 0.35

Из характеристик блочных схем можно видеть, что ресурсоёмкость модели в целом к центральному процессору Athlon 64 3000+ (2000МГц) составляет 19.5%.


В таблице 2 приведен перечень использованных моделей аппаратов в соответствии с принципиальной схемой.


Таблица 2. Использованные модели аппаратов

Модель аппарата Аппараты (блоки модели)
Шаровой кран (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
Компрессор газовый (compressor) KM*01.КМ101_1, KM*01.КМ101_2, KM*02.KM102_1, KM*02.KM102_2
Возд. холодильник (cooler) KM*01.AT101_1, KM*01.AT101_2, KM*02.AT102_1, KM*02.AT102_2
Диафрагма (diafragma) gen.PP1, gen.PP3, gen.PP5, gen.PP7, KM*01.PP101, KM*01.PP102, KM*02.PP103, KM*02.PP104
Клапан (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.КШ113, KM*02.КШ114, KM*02.КШ116
Запаздывание (lag) gen.P_КРД2
Сеть (нагрузка) (net) gen.netGVD, gen.netGlinsk, gen.netFakel, KM*02.net102
Труба 1->1 (pipe1_1) gen.pipeGlinsk
Труба 1->2 (pipe1_2) gen.node1, gen.node20
Труба 1->3 (pipe1_3) gen.node1_1, gen.node21, KM*01.node4_1
Труба 1->4 (pipe1_4) KM*02.node6_1
Труба 3->1 (pipe3_1) gen.node22, gen.node19, KM*01.node3_1, KM*02.node5_1
Шум (2 гарм. + случ) (noise) gen.noisePP3
Сепаратор (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
Источник-давление (src_press) gen.SrcGas

Благодаря использованию библиотеки моделей аппаратов и концепции построения динамических моделей была получена динамическая модель, из которой можно получить параметры в любой точке принципиальной схемы как для изучения, так и для отработки алгоритмов управления.


В модели системы управления общестанционной части реализованы три ПИД-регулятора PC_КРД1, PC_КРД2 и PC_КРД3 для регулирования давления на входе КС, между компрессорами низкого и высокого давления, а также на выходе КС.


Для получения информации о технологическом процессе были созданы параметры ТП (таблица 3), которые представляют данные из отдельных узлов модели.


Таблица 3. Параметры технологического процесса

Шифр Описание Свойства Источник
Контроллер общестанционки BlockCalc.gen
F2, F_PP1 Расход газа через диафрагму PP1 PP1.Fi
F3 Расход газа через трубу на Глинск pipeGlinsk.Fi
F4, F_PP5, F5_6 Расход газа через диафрагму PP5 PP5.Fi
F7_8 Расход газа через диафрагму PP7 PP7.Fi
F_PP3 Расход газа через диафрагму PP3 PP3.Fo
КШ1 Блок управления шарового крана КШ1 КШ1им.com, КШ1им.st_open, КШ1им.st_close
КШ2 Блок управления шарового крана КШ2 КШ2им.com, КШ2им.st_open, КШ2им.st_close
КШ5 Блок управления шарового крана КШ5 КШ5им.com, КШ5им.st_open, КШ5им.st_close
КШ6 Блок управления шарового крана КШ6 КШ6им.com, КШ6им.st_open, КШ6им.st_close
КШ7 Блок управления шарового крана КШ7 КШ7им.com, КШ7им.st_open, КШ7им.st_close
КШ21 Блок управления шарового крана КШ21 КШ21им.com, КШ21им.st_open, КШ21им.st_close
КШ22 Блок управления шарового крана КШ22 КШ22им.com, КШ22им.st_open, КШ22им.st_close
L1 Уровень жидкости в сепараторе C2 C2.Lж
Ti Температура газа на входе КС. КШ1.Ti
T_PP1 Температура газа на диафрагме PP1 КРД1.To
T_PP3 Температура газа на диафрагме PP3 node19.To
T_PP5 Температура газа на диафрагме PP5 КШ21.To
Pi Давление газа на входе КС. КШ1.Pi
P_PP1 Давление газа на диафрагме PP1 PP1.Po
P_PP3, PC0601 Давление газа на диафрагме PP3 PP3.Po
P_PP5, P4, PT0404 Давление газа на диафрагме PP5 PP5.Po
PT0804, P3 Давление газа в трубе на Глинск pipeGlinsk.Pi
PT1606, PT0503 Давление газа в сепараторе С1 C1.Po
PT0406 Давление газа на диафрагме PP7 PP7.Po
PT0605 Давление газа перед регулирующим клапаном КРД1 КРД1.Pi
Виртуальный контроллер общестанционки LogicLev.experiment
F3 Расход газа через трубу на Глинск Шаблон: base.simleBoard
т/ч, (0;100), a(10;90), w(35;80)
BlockCalc.Anast1to2node.F3.var
F4, F_PP5 Расход газа через диафрагму PP5 Шаблон: base.simleBoard
т/ч, (0;100), a(10;90), w(35;80)
BlockCalc.Anast1to2node.F4.var, BlockCalc.Anast1to2node.F_PP5.var
F_PP1 Расход газа через диафрагму PP1 Шаблон: base.simleBoard
т/ч, (0;150)
BlockCalc.Anast1to2node.F_PP1.var
F_PP3 Расход газа через диафрагму PP3 Шаблон: base.simleBoard
т/ч, (0;150)
BlockCalc.Anast1to2node.F_PP3.var
Ti Температура газа на входе КС. Шаблон: base.simleBoard
град. С, (-50;50), a(-20;40), w(-10;30)
BlockCalc.Anast1to2node.Ti.var
T_PP1 Температура газа на диафрагме PP1 Шаблон: base.simleBoard
град. С, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.T_PP1.var
T_PP3 Температура газа на диафрагме PP3 Шаблон: base.simleBoard
град. С, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.T_PP3.var
T_PP5 Температура газа на диафрагме PP5 Шаблон: base.simleBoard
град. С, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.T_PP5.var
Pi Давление газа на входе КС. Шаблон: base.simleBoard
кгс/см2, (0;20), a(4;15), w(5;10)
BlockCalc.Anast1to2node.Pi.var
P3 Давление газа в трубе на Глинск Шаблон: base.simleBoard
кгс/см2, (0;100), a(10;90), w(20;80)
BlockCalc.Anast1to2node.P3.var
P_PP1 Давление газа на диафрагме PP1 Шаблон: base.simleBoard
кгс/см2, (0;10)
BlockCalc.Anast1to2node.P_PP1.var
P_PP3 Давление газа на диафрагме PP3 Шаблон: base.simleBoard
кгс/см2, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.P_PP3.var
P_PP5, P4 Давление газа на диафрагме PP5 Шаблон: base.simleBoard
кгс/см2, (0;50)
BlockCalc.Anast1to2node.P_PP5.var, BlockCalc.Anast1to2node.P4.var
PT0503 Давление газа в сепараторе С1 Шаблон: base.simleBoard
кгс/см2, (0;10), a(2;8), w(3;7)
BlockCalc.Anast1to2node.PT0503.var
КШ6close Сигнализация по закрытию крана КШ6 Шаблон: base.digAlarm BlockCalc.Anast1to2node.КШ6.st_open
gN1 Узел учёта 1 Шаблон: base.gasPoint
КШ7 Блок управления шарового крана КШ7 Шаблон: base.digitBlock
t=5c
BlockCalc.Anast1to2node.КШ7.com, BlockCalc.Anast1to2node.КШ7.st_open, BlockCalc.Anast1to2node.КШ7.st_close
Контроллер BlockCalc.gen_cntr
PC_КРД1 Регулятор давления на входе КС. ат, (0;10) PCKRD1.*
PC_КРД2 Регулятор давления между комрессорами низкого и высокого давлений. ат, (0;50) PC_КРД2.*
PC_КРД3 Регулятор давления на выходе КС. ат, (0;120) PC_КРД3.*
Контроллер BlockCalc.KM*01
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.


Общий вид окна интерфейса пользователя. (102 Кб)
Рис.2. Общий вид окна интерфейса пользователя.

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


Главная мнемосхема КС (44 Кб)
Рис.3. Главная мнемосхема КС

Тестовая мнемосхема (64 Кб)
Рис.4. Тестовая мнемосхема

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


Группа графиков "Общие". (27 Кб)
Рис.5. Группа графиков "Общие".

Группа графиков "Температуры". (22 Кб)
Рис.6. Группа графиков "Температуры".

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


Группа контуров "Общие". (35 Кб)
Рис.7. Группа контуров "Общие".

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


Группа обзорных кадров "Общие". (13 Кб)
Рис.8. Группа обзорных кадров "Общие".

Документы "Протокол нарушений", "Журнал вмешательств", "Таблица накопленных мгновенных значений", "Таблица среднечасовых значений", "Таблица среднесуточных значений" и "Суточный отчёт" представлены на рис.9, рис.10, рис.11, рис.12, рис.13 и рис.14 соответственно.


Документ "Протокол нарушений". (44 Кб)
Рис.9. Документ "Протокол нарушений".

Документ "Журнал вмешательств". (64 Кб)
Рис.10. Документ "Журнал вмешательств".

Документ "Таблица накопленных мгновенных значений". (74 Кб)
Рис.11. Документ "Таблица накопленных мгновенных значений".

Документ "Таблица среднечасовых значений". (37 Кб)
Рис.12. Документ "Таблица среднечасовых значений".

Документ "Таблица среднесуточных значений". (55 Кб)
Рис.13. Документ "Таблица среднесуточных значений".

Документ "Суточный отчёт". (65 Кб)
Рис.14. Документ "Суточный отчёт".

Объекты сигнализации компрессоров низкого давления содержат мнемосхему рис.15 и группу графиков рис.16.


Мнемосхема компрессора низкого давления. (39 Кб)
Рис.15. Мнемосхема компрессора низкого давления.

Группа графиков компрессора низкого давления. (27 Кб)
Рис.16. Группа графиков компрессора низкого давления.

Объекты сигнализации компрессоров высокого давления содержат мнемосхему рис.17 и группу графиков рис.18.


Мнемосхема компрессора высокого давления. (39 Кб)
Рис.17. Мнемосхема компрессора высокого давления.

Группа графиков компрессора высокого давления. (27 Кб)
Рис.18. Группа графиков компрессора высокого давления.

Для отображения динамики всей компрессорной станции предусмотрена группа сводных графиков (рис.19)


Группа сводных графиков "Страница 1". (26 Кб)
Рис.19. 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.


Ресурсоёмкость модели составила 70% на ядре процессора 800 МГц.

Ссылки

Страницы, ссылающиеся на данную: Doc/HTTP
Doc/OperatorManual
Doc/QuickStart
Using/GraphicElementsLibraries/MainElements
Using/ModelAGLKS
Using/PLC
Using/PLC/firmware


 
Много файлов (26).[Показать файлы/форму]
Комментариев нет. [Показать комментарии/форму]