В 1997 году наша компания ООО "Энергоавтоматика" заключила договор с ОАО «Сибнефтепровод», где впервые в России была установлена СОУ по волне давления ("Волновая система обнаружения утечек LeakWAVE"). В рамках этого проекта контролировались подводные переходы на нефтепроводах НКК, УБКУА. Для этих целей в колодцах подводных переходов были установлены дополнительные датчики давления, не «завязанные» на имеющуюся систему телемеханики. В качестве контроллеров сбора данных с этих датчиков давления были выбраны программируемые логические контроллеры (ПЛК) Smart I/O производства PEP Modular Computers (в настоящее время это международный холдинг Kontron). В последствии, за ПЛК, собирающими и обрабатывающими сигналы датчиков давления (а в ряде случаев так же и датчиков расхода, температуры) для нужд СОУ закрепился термин «контроллер СОУ».
Контроллер Smart I/O, 1997 год
Контроллер Smart I/O состоял из базового блока Smart-Base и набора модулей расширения. Базовый блок Smart-Base был реализован на процессоре Motorola MC68302 20 МГц с ОЗУ 256 кб и управлялся операционной системой OS-9. Прикладное программное обеспечение с алгоритмом по волне давления было реализовано под данные вычислительные мощности и вместе с операционной системой прошивалось на ПЗУ типа EPROM. Аналоговые сигналы обрабатывались модулем расширения SM-ADC1, который представлял собой 12-разрядный 6-канальный АЦП с частотой оцифровки 100 Гц. Вся математическая обработка сигналов осуществлялась на контроллерах. При обнаружении волны давления программное обеспечение формировало блоки регистров протокола Modbus RTU, которые передавались через контроллер телемеханики Миконт (производства ООО «НПА «Вира РеалТайм», г. Москва) на верхний уровень. Программным обеспечением верхнего уровня анализировались поступающие волны давления и принималось решение о наличие в трубопроводе утечки. Синхронизация контроллеров СОУ так же осуществлялась от контроллера телемеханики. Контроллерами СОУ данного типа были оснащены подводные переходы через реки Тура и Иртыш.
После этого проекта, в период 1998-1999 годов в ОАО «Северные МН» была установлена система обнаружения утечек по волне давления для подводных переходов. Здесь в качестве контроллеров СОУ были использованы имеющиеся в составе штатных контроллеров телемеханики ЭЛСИ-Т (производства ЗАО «ЭлеСи», г. Томск) модули аналогового ввода ТА222.
ТА222, 1999 год
Модуль ТА222 имел в своем составе 12-разрядную плату АЦП (один разряд знаковый) с 4-мя гальванически разделенными каналами и временем преобразования одного канала 10 мкс (плата МА-213), а также интеллектуальную плату с процессором Intel 80C188 (плата ТД-002), предоставляющую расширенные возможности по предварительной обработке сигналов. Под вычислительные возможности ТД-002 было адаптировано ПО LeakWAVE. Как и в случае с предыдущей реализацией, программное обеспечение с алгоритмом по волне давления прошивалось на ПЗУ типа EPROM. Программное обеспечение было полностью «самодостаточным» и работало на модуле ТА222 без операционной системы. При обнаружении волны давления формировался блок данных (впоследствии названный «неформатный кадр»), который передавался по шине контроллера через модули ТС203 (центральный процессор) и ТН203 (модем V23/V27) на верхний уровень. В рамках данного проекта с использованием ТА222 были оснащены системой обнаружения утечек подводные переходы через реки Чикшина, Печора, Уса. Кроме этого, позднее, с использованием в качестве контроллера СОУ модуля ТА222, были оснащены системой обнаружения утечек и другие объекты в ОАО «МН Дружба», ОАО «Транссибнефть» и др.
Практика использования этих двух типов контроллеров показала, что для эффективного решения задач СОУ волновыми алгоритмами недостаточно 12-разрядного АЦП для обработки сигнала. Поэтому следующим этапом истории применения ПЛК для решения задач обнаружения утечек по волне давления в нашей компании стал поиск технического решения с использованием 16-разряднго АЦП и более производительного процессора.
В результате анализа имеющихся в 2000-2001 гг. на рынке промышленной автоматизации технических решений, было решено использовать оборудование конструктивного формата PC/104. Преимуществом этого решения на тот момент (да и в настоящее время) являлась полная совместимость устройств этого стандарта с персональными компьютерами (шина обмена данными на базе 8-разрядной шины ISA), а также наличие целого ряда плат 16-разрядных АЦП от различных производителей. В качестве центрального процессора была выбрана плата Octagon 2133 производства Octagon Systems, а в качестве АЦП – плата DMM-16-AT производства Diamond Systems. Под новую аппаратную платформу было полностью обновлено прикладное программное обеспечение, так же добавились новые алгоритмы. Комбинация плат Octagon 2133 - DMM-16-AT устанавливалась в стандартный для формата PC/104 алюминиевый корпус типа «CanTainer», на лицевую панель выводились все необходимые интерфейсные разъёмы. В таком виде за таким техническим решением закрепилось название контроллер Octagon.
Octagon в корпусе CanTainer, 2001 год
Основные характеристики были следующие: процессор AMD 5х86 133 МГц с ОЗУ 4 МБ, операционная система MS DOS 6.22, DiskOnChip 32 МБ. Вся обработка сигналов алгоритмами по прежнему велась в контроллере и в качестве протокола передачи данных на верхний уровень по прежнему использовался Modbus RTU. По сравнению с предыдущими контроллерами, здесь стало проще работать инженерам на этапе пуско-наладки и при обслуживании на объектах, так как облегчились действия по изменению версий исполняемых файлов и конфигурированию ПО – достаточно было подсоединить к контроллеру FDD-дисковод и с помощью 3,5'-дискет изменять необходимые файлы. Для синхронизации стали использоваться GPS-антенны, подключаемые через RS-232 по протоколу NMEA к последовательному порту. Первые системы с использованием контроллеров СОУ Octagon были поставлены АО «Мажейкю Нафта», Литва. В дальнейшем эти контроллеры были поставлены на объекты ОАО «Верхневолжскнефтепровод», ОАО «Приволжскнефтепровод», ЗАО «Ачимгаз» и др. Использование контроллеров СОУ Octagon продолжалось до 2008 года.
В конце 2003 года между нашей компанией и ЗАО «ЭлеСи» было согласовано техническое задание на разработку нового модуля быстродействующего АЦП для контроллера ЭлСи-Т. Результатом разработки явился модуль ТА216, опытные образцы которого прошли испытания на объектах МН «Дружба» в июне 2004 года. Первая протяжённая СОУ по волне давления с использованием ТА216 была установлена на МН «Тихорецк-Туапсе» ОАО «Черномортранснефть» в конце 2004 года.
ТА216, 2004 год
Структурно модуль ТА216 был похож на предыдущий модуль ТА222. Расширились только технические возможности: АЦП стал 8-канальным и 16 разрядным, а вместо интеллектуальной платы ТД-002 была установлена полноценная процессорная плата формата PC/104 Lippert 802-0002-00 производства LiPPERT (в настоящее время LiPPERT вошла в состав компании ADLINK) с процессором серии AMD Geode 75 МГц. Программное обеспечение СОУ получило очередную адаптацию под данную аппаратную платформу и операционную систему MS DOS 6.22. Обмен с верхним уровнем осуществлялся неформатными кадрами по шине контроллера через модуль ТС309, синхронизация осуществлялась также от модуля ТС309. Удобной в работе оказалась установка в ТА216 в качестве основного накопителя карты памяти типа Compact Flash.
До начала 2008 года Octagon и TA216 были основными контроллерами СОУ, которые устанавливались на объекты.
В 2007 году модуль ТА216 получил дальнейшее своё дальнейшее развитие в виде модуля ТА516, т.к. полностью обновился весь контроллер телемеханики ЭлСи-Т, который стал называться ЭлСи-ТМ. У модуля ТА516 появился новый 18-разрядный АЦП и более производительная процессорная плата Advantech PCM-3350 производства Advantech. Под модуль ТА516 также было адаптировано программное обеспечение.
ТА516, 2007 год
С началом работ по проектированию СОУ для трубопроводной системы ВСТО в начале 2007 года были приняты новые принципиальные решения для построения всей системы целиком и, как следствие, изменились требования по части контроллеров СОУ. С программного обеспечения контроллеров была снята задача по алгоритмической части, а главной задачей остался сбор информации по измерительным каналам, формирование файлов с данными измерений с привязкой к временной шкале GPS/GLONASS. В качестве протокола передачи файлов был выбран FTP.
Для решения поставленной задачи был выбран одноплатный компьютер Athena формата PC/104 производства уже упоминавшейся Diamond Systems. Его отличительной особенностью было наличие интегрированного 16-разрядного АЦП (по характеристикам такого же, как у платы DMM-16-AT), а так же широкого набора интерфейсов, в том числе Ethernet. Частота установленного на Athena процессора VIA составляла 400 МГц, имелся флеш-диск 128 Мб. Новое программное обеспечение было разработано под операционную систему на базе Linux.
Athena в корпусе Pandora, 2007 год
Первая обновлённая СОУ с применением этих контроллеров была установлена на Варандейском нефтеотгрузочном терминале ОАО «Лукойл» в Баренцевом море и была сдана в эксплуатацию в конце 2008 года, еще до начала пуско-наладочных работ на ВСТО.
В таком виде контроллер СОУ Athena был заявлен нашей компанией на сертификацию для утверждения типа средства измерения и в 2008 году получил обозначение в государственном реестре средств измерений «Контроллер системы обнаружения утечек LDS-AT», регистрационный номер 39797-08.
Как альтернатива техническому решению Diamond Systems, в 2010 году по техническому заданию ООО «Энергоавтоматика» была разработана новая модификация LDS-AT с двумя портами Ethernet. В качестве вычислителя была использована процессорная плата CPC-304, а в качестве АЦП – плата DMM-16-AT производства Diamond Systems. Конструктивный формат – PC/104.
Контроллер LDS-AT, 2010 год
По части программного обеспечения были проведены небольшие доработки, но основа осталась как и у Athena – файловый обмен по FTP, ОС Linux. Основное отличие от Athena – наличие двух портов Ethernet, позволяющих организовать передачу файлов по FTP через основной и резервный каналы. Такими контроллерами СОУ оснащена трубопроводная система БТС-2.
Проанализировав все особенности применения описанных выше промышленных контроллеров для задач СОУ, а так же имея богатый опыт разработки программного обеспечения для контроллеров СОУ, нашей компанией в 2013 году был разработан и настоящее время выпускается принципиально новый контроллер LDS-AT. Заново произведена сертификация по утверждению типа средства измерения этого контроллера в ФГУП ВНИИ ФТРИ (г. Зеленоград).
