Подвернулся объект со сборной солянкой из совершенно различных устройств, которые необходимо было объединить в систему обеспечения безопасности кислородной станции. Объект представляет собой отличную иллюстрацию задач по автоматизации.
Техническое задание.
Постановка задачи начиналась не с технического задания, а с уже готового проекта, сделанного в формате типового набора оборудования со стрелочками вход/выход на основе компонентов: "С2000М", "С2000-КПБ", "С2000-СП1" и "Сигнал-10". Частично уже было закуплено оборудование Болид и пришлось вертеться соответствующим образом. Входные сигналы поступали на шлейфа блока приемо-контрольного, а выходы блоков контрольно- и сигнально- пусковых куда-то выдавали сигналы управления на реле и "УК-ВК".
Проект радикально не бился с реальностью и надо было что-то делать.
Самая большая сложность была в том, что оборудование, которое должна согласовывать система автоматизации, поступало постепенно с разлетом в месяц: там сроки поставки неделя, там - 20 дней и т. п. А оборудование для системы автоматизации необходимо заказать уже сейчас, поскольку его сроки поставки тоже не неделя - хоть "Болид", хоть "Рубеж", хоть любого другого производителя. То-есть задача была все предусмотреть, чтобы работало по заданному алгоритму.
Спецификация в слепую - как это знакомо!
Но что должна делать система автоматизации?
По сути алгоритмически согласовывать различное оборудование: система автоматизации - это чёрный ящик, ставящий в соответствие набору входных сигналов набор выходных реакций.
Но как быть если протоколы сигналов неизвестны заранее? Нужно предусмотреть все.
Жизненный цикл такой системы интересен уже на стадии рождения.
Часть блоков «Болид» уже было заказано в рамках первоначального проекта - от этого и плясал.
Раз уж все оборудование было сложное и необычное, сконцентрировано в двух смежных помещениях, поставки растянуты во времени, и не надо было экономить в минимум - решено было затратить максимум усилий на эту систему, так сказать для тренировки.
А вообще конечно же можно было не париться и все выполнить на реле блока "С2000-СП1" и ничего не контролировать.
Список оборудования, подлежащего автоматизации.
Детективное расследование с очными ставками и перекрестными допросами дало следующий список оборудования, подлежащего сопряжению.
Исполнительные устройства.
1. Станция выработки кислорода, которая состоит из: компрессора и сепаратора, запитанных от отдельного распределительного щита.
2. Двух вентиляционных систем (приточная и вытяжная), управляемых одним шкафом управления вентиляции (ШУВ).
3. Двух огнезадерживающих противопожарных клапана (ОЗК) - по одному клапану на каждую вентсистему.
4. Один аварийный нормально закрытый клапан сброса из венткороба в помещение венткамеры, который должен открыться при закрытии ОЗК на приточной вентиляции для обеспечения естественного тока воздуха и защиты от перегрева электротенами.
5. Автоматической фрамуги с двумя приводами для аварийной вытяжной вентиляции (проветривания).
6. Аварийного вентилятора для аварийной приточной вентиляции (проветривания).
Входные сигналы.
1. Датчик кислорода "Порог1".
2. Датчик кислорода "Порог2".
3. Датчик кислорода "Неисправность".
4. РИП "Неисправность".
5. Внешний сигнала «Пожар» (система пожарной сигнализации уже была установлена).
Структурная схема системы автоматики.
Предварительно вырисовывалась такая структурная схема автоматизации системы медицинских газов (кислородоснабжения).
Трудности внедрения.
1. Оперативность.
Исходя из того, что приоритетная цель момента - Ситуация с медицинским кислородом под контролем, требовалась повышенная оперативность:
Министр промышленности и торговли Российской Федерации Денис Мантуров отметил, что Минпромторг предпринимает все возможные усилия, чтобы исключить ситуацию с дефицитом кислорода. В результате опроса всех субъектов Российской Федерации повышенная потребность в медицинском кислороде зафиксирована в 22 регионах. Министр подчеркнул, что “любая возникающая потребность в сырье, оперативном лицензировании или помощи в выходе на рынок сегодня решается в кратчайшие сроки при прямом контакте наших сотрудников и предприятий.
Но поставки не отличались такой оперативностью и приходилось импровизировать.
Протоколы сигналов управления и контроля оборудования менялись по ходу дела. Например. Планировался привод фрамуги 24В одного производителя со шкафом управления в комплекте, но срок поставки оказался месяц ... Поменяли на другой - тоже 24В, но без шкафа управления. А в итоге, когда приехала рама с фрамугой, приводов оказалось аж два, и на 220В. Датчик кислорода неожиданно оказался выдающим 24В вместо предполагаемых сухих контактов. Аварийный клапан был придуман в самый последний момент.
И т. д.
2. Необычность системы.
Ведь формально мы имеем две системы:
- Система противопожарной защиты (СППЗ), как часть системы противопожарной автоматики (СПА).
- Система контроля и автоматизации воздухоразделительной установки (СКиА ВРУ).
СППЗ должна соответствовать ряду нормативов для противопожарных систем. СКиА ВРУ не является противопожарной системой.
Но системы неразделимы в железе, поэтому даже не представляю как необходимо было бы организовать эту систему, если бы на руках было изначальное ТЗ. Особенно этот вопрос был бы актуальным сейчас (внедрение системы медицинских газов происходило зимой, до марта месяца - и теперь внедрение такой системы в соответствии с СП 484 было бы намного сложнее).
СКиА ВРУ же регламентируется приказом Ростехнадзора от 07.12.2020 №500 Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности Правила безопасности химически опасных производственных объектов, где и определяется терминология, которой буду пользоваться:
Химически опасные производственные объекты, связанные с производством и потреблением продуктов разделения воздуха.
949. К производствам и потреблению продуктов разделения воздуха (далее - объекты производства и потребления ПРВ) относятся объекты производства и потребления ПРВ (кислород, азот, аргон, криптон, ксенон, неоногелиевая смесь) и их смесей.
950. Специфические технические требования для отдельных технологических процессов объектов производства и потребления ПРВ, устанавливаемые стандартами организаций и иными внутренними документами организаций, эксплуатирующих объекты производства и потребления ПРВ, не должны противоречить требованиям настоящих Правил.
Производство продуктов разделения воздуха.
951. Эксплуатация воздухоразделительных технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах производства ПРВ (далее - объекты производства ПРВ) (воздухоразделительные установки (далее - ВРУ), криогенный комплекс, блок очистки воздуха), допускается, если концентрация и состав взрывоопасных примесей в перерабатываемом воздухе не превышают нормы, установленной разработчиком такого технического устройства.
Логика работы.
Силовым оборудованием решено было управлять с обеспечением контроля исправности - при помощи блоков "С2000-СП4".
Порядок программирования "С2000-СП4" для этой системы можно посмотреть в статье Чем вообще можно управлять при помощи С2000-СП4.
Логика работы предполагалась такая.
Внешний сигнал «Пожар» - отключает кислородную станцию, вентиляцию и закрывает ОЗК, открывая аварийный клапан; аварийный вентилятор и фрамуга остаются закрытыми.
Превышение первого порогового значения уровня кислорода - открывает фрамугу и включает аварийный вентилятор.
Превышение второго порогового значения уровня кислорода - дополнительно отключает кислородную станцию.
В рамках оборудования "Болид" единственными подходящими событиями, формируемыми входными сигналами, были события "Пожар", поскольку событие "Тревога" предназначено для охранных систем.
Отключение вентсистем.
Поскольку вентиляционные системы отключаются обрывом цепи специального входа "Пожар" контроллера вентсистемы, решено было использовать нормально замкнутые контакты блока сигнально-пускового "С2000-СП1" в силовом исполнении. Но можно было бы использовать и реле, встроенные в блок "Сигнал-10", поскольку входной сигнал ШУВ вентсистем поступает непосредственно на вход контроллера и силовых контактов управляющего реле не требуется.
Что так можно ранее уже обосновал в статье Самый правильный и самый неправильный принципы отключения вентиляции при пожаре, а теперь подтверждение своего предположения получил в статье Требуется ли контроль нормально-замкнутых линий управления СППЗ согласно СП 484 (хоть это и забегание вперед на тот момент).
Автоматизация ОЗК.
Дилемму об автоматизации огнезадерживающих клапанов решил в сторону применения модулей дымоудаления "С2000-СП4" ради однообразия, поскольку уже применяется несколько таких модулей для управления разнообразным силовым оборудованием.
Автоматизация аварийного клапана.
Аварийный выпускной клапан "защита от перегрева вентсистемы" должен был открываться при закрытии основного клапана. Решено было сделать таким образом.
Автоматизация фрамуг.
При поступлении сигнала от датчика кислорода "Порог1" или "Порог2" должны открыться фрамуги для обеспечения вытяжной вентиляции.
Конечно же этот эффект достигается подключением контакта реле «С2000-СП1» параллельно переключателю ручного управления фрамугами.
Но правильный ли этот путь? Мы должны контролировать целостность цепи?
Это вроде как не система противодымный защиты. Но критичность её работоспособности не ниже. Поэтому решено было использовать блок «С2000-СП4» с контролем целостности цепи силовых исполнительных устройств.
Подробнее в статье Автоматическое управление фрамугами блоком С2000-СП4.
Управление аварийным вентилятором.
При превышении концентрации кислорода вместе с фрамугами должен включиться аварийный приточные вентилятор.
Но не применять же шкаф управления вентилятором с полным обеспечением выполнения требований к противопожарному оборудованию.
А вот контролировать исправность вентилятора не помешало бы.
Почему бы не изучить возможность подключения вентилятора к блоку «С2000-СП4».
Подробнее в статье Управление вентилятором при помощи С2000-СП4.
Отключение кислородной станции.
Изначально в проекте была сформирована идея отключать все оборудование кислородной станции методом выключения вводного автомата независимым расцепителем, управляемым от «УК-ВК».
Я попытался уйти от этой идеи. Как-то неприятно рубить сложное оборудование выдёргиванием питания.
Должен быть другой метод.
Удивительно, но в самой кислородной станции не оказалось клемм для подключения внешнего сигнала отключения.
Но была кнопка аварийного стопа и на это вариант указал производитель шкафа.
Кнопка аварийного отключения при нажатии размыкала цепь - а нормально замкнутую линию управления можно не контролировать. Тут контакты блока «С2000-СП1» как раз подходят.
Но указал на такую возможность производитель как-то неофициально и без особого желания общаться.
А чтобы подключить провод в шкафу к кнопке - надо было сверлить боковую стену и переделывать внутреннюю коммутацию.
Не было желания брать на себя такую ответственность, меняя принятые до меня решения.
Решил вернуться к независимому расцепителю.
Но независимому расцепителю, управляемому блоком «С2000-СП4», поскольку применять УК-ВК в этом случае неправильно, и уже выяснил как же правильно использовать независимый расцепитель в противопожарной системе.
Подробнее в статье Управляем независимым расцепителем при помощи С2000-СП4.
Применение "УДП".
Необходимо было применить "УДП". Из смежного (с помещением размещения станции кислородоснабжения) помещения с оборудованием автоматизации был выход на улицу - как раз место для "УДП".
Нажатие "УДП" должно быть по логике работы системы аналогичным поступлению внешнего сигнала «Пожар».
Но у применения "УДП" в системе Болид есть особенности.
"УДП" может работать в одной зоне автоматизации при привязке на уровне разделов.
Для управления при помощи "УДП" несколькими устройствами применяются сценарии.
Датчик кислорода.
Поскольку датчик кислорода выдавал сигналы в виде напряжений, а модуля реле в комплекте поставки не предусмотрели, пришлось использовать УК-ВК.
Альтернатива Болид.
А давайте попытаемся представить построение такой же системы, но уже на оборудовании другого производителя.
К сожалению на таком уровне сценариев имел дело только с адресными системами "Болид" и "Рубеж".
Что если бы проектировал с нуля такую систему?
Сейчас это надо было делать, учитывая СП 484 и ... поразмышляю об это в другой раз.
