Назначение
Контроллеры Суперфлоу-31 (далее - контроллеры) предназначены для измерений аналоговых сигналов силы и напряжения постоянного электрического тока, частоты переменного электрического тока, количества импульсов и обработки цифровых выходных сигналов от первичных средств измерений различных параметров технологических процессов, дальнейшего преобразования результатов измерений в значения физических величин, вычисления физикохимических свойств среды, вычисления расхода и количества жидких и газообразных углеводородных энергоносителей.
Описание
Принцип действия контроллеров основан на измерении и преобразовании электрических сигналов, поступающих от средств измерений давления, температуры, объемных и массовых счетчиков-расходомеров, влагомеров, плотномеров, хроматографов, в значения физических величин и/или получении результатов измерений от средств измерений по цифровым линиям связи. Далее, вычислитель контроллера производит расчет физикохимических 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 с преобразователями измерительными по цифровым протоколам связи MODBUS RTU, HART;
- прием частотных или счетно-импульсных сигналов от преобразователей измерительных;
- обмен данными с 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.
Заводской номер в виде цифрового кода наносится на боковую сторону вычислителя. Знак утверждения типа наносится на лицевую сторону вычислителя в соответствии с рисунком 1. Общий вид контроллера (вычислитель и модули расширения) изображен на рисунке 1.
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 контроллера изображена на рисунке 2. Знак поверки в виде наклейки наносится на корпус контроллера в соответствии с рисунком 2.
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 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 30319.3-2015, ГОСТ Р 8.662-2009, ГСССД МР 11303, ГСССД МР 118-05, СТО Газпром 5.9-2007, ГОСТ Р 8.587-2019;
- расчет количества среды при выполнении 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 ГОСТ Р 8.587-2019, МИ 3532-2015, 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.
Уровень защиты ПО «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | SF31A |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | Не ниже 1.02 |
| Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма) | XXXX1) |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | CRC16 |
| 1) Конкретное значение указывается в паспорте |
Технические характеристики
Метрологические характеристики контроллеров приведены в таблице 2. Технические характеристики контроллеров приведены в таблице 3.
| Таблица 2 - Метрологические характеристики |
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерения силы постоянного тока (I), мА | от 0 до 24 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы постоянного тока, мА | ± (0,00025 I + 5 мкА) |
| Диапазон измерения напряжения постоянного тока (U), В | от 0 до 5 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения напряжения постоянного тока, В | ± (0,00015 U + 1 мВ) |
| Диапазон измерения частоты, Г ц | от 10-4 до 104 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения частоты, % | ± 0,01 |
| Входной частотно-импульсный сигнал, Г ц | от 0 до 10000 |
| Пределы допускаемой погрешности счета импульсов, импульсов на 106 импульсов | ±1 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности реализации алгоритмов вычислителя по расчету расхода и количества среды, % | ±0,02 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности формирования (хранения) шкалы времени Ат и абсолютная погрешность измерений интервалов времени ААт, с/сут, не более | ±5 |
| Таблица 3 - Основные технические характеристики |
| Наименование характеристики | Значение |
| Число одновременно обслуживаемых измерительных трубопроводов | от 1 до 16 |
| Максимальное число каналов ввода/вывода | 256 |
| Максимальное число внешних модулей | 64 |
| Напряжение питание контроллера, В | от 20 до 32 |
| Потребляемая мощность контроллера, Вт, не более | 5 |
| Рабочие условия измерений - температура окружающей среды, °С - относительная влажность воздуха, % при +3 5 °С - атмосферное давления, кПа | от 10 до 50 до 80 от 84,0 до 106,7 |
| Г абаритные размеры (ВхШхГ), мм - вычислителя - модуля расширения | 260х105х200 115х20х100 |
| Масса, кг, не более - вычислителя - модуля расширения | 1,5 0,3 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 60000 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 10 |
Знак утверждения типа
наносится на титульные листы руководства по эксплуатации, паспорт, а также корпус вычислителя контроллеров методом печати на самоклеящейся плёнке.
| Таблица 4 - Комплектность средства измерений |
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Контроллер, в составе: - вычислитель - модули расширения - соединительные кабели | Суперфлоу-31 | 1 шт. до 64 шт. 1 компл. |
| Руководство по эксплуатации | СНАГ407229.004 РЭ | 1 компл. |
| Паспорт | СНАГ407229.004 ПС | 1 компл. |
| Сервисное программное обеспечение | - | 1 компл. |
Сведения о методах измерений
изложены в документе «Контроллеры «Суперфлоу-31». Руководство по эксплуатации», СНАГ407229.004 РЭ.
Нормативные документы
ГОСТ 8.022-91 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне 110'16... 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 8.587-2019 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;
МИ 3532-2015 Рекомендация. ГСИ. Рекомендации по определению массы нефти при учетных операциях с применением систем измерений количества и показателей качества нефти;
88398-23: Методика поверкиСкачать5.6 Мб