Коротко: ПЛК или РСУ (DCS) технически способны рассчитать приведённый объём или энергию. При коммерческом учёте главный вопрос не в том, можно ли выполнить расчёт, а в том, можно ли доказать результат и всю цепочку, которая его сформировала, сторонам договора, оператору сети или органу законодательной метрологии. Специализированный вычислитель расхода приносит значительную часть таких доказательств «из коробки»: библиотеку стандартных методов расчёта, защиту параметров, журнал событий, архивы, идентификацию ПО и в ряде случаев документ о соответствии. В решении на базе ПЛК/РСУ те же функции нужно спроектировать, задокументировать и согласовать в рамках проекта.
Поэтому утверждение «ПЛК применять нельзя» неверно. ПЛК допустим, если измерение не подлежит государственному метрологическому контролю и договор это разрешает, либо если уполномоченный орган принимает вычислитель на базе ПЛК при подтверждённых необходимых функциях. Если узел учёта находится под законодательным контролем и применимые правила требуют утверждённого корректора объёма или вычислительного устройства, решение определяет область этого утверждения, а не инженерное предпочтение.
Почему умения считать недостаточно
Число для расчётов с контрагентом имеет смысл только вместе с подтверждающими записями. OIML R 140 для измерительных систем газообразного топлива определяет вычислительное устройство (calculator) по функции, а не по типу прибора: это часть измерительной системы, которая принимает сигналы от преобразователя расхода, преобразует их и хранит результаты в памяти до использования. Там же отмечено, что термин «устройство преобразования» охватывает и функцию преобразования внутри вычислительного устройства. Требования следуют за функцией, где бы она ни выполнялась, а не за названием прибора.
R 140 определяет контрольный журнал (audit trail) как набор записей, позволяющий полностью проверить измеряемые величины, настройки параметров и результаты расчёта; в него могут входить объём при рабочих условиях, давление, температура, теплота сгорания, уравнение преобразования и его параметры, объём и энергия при стандартных условиях, калибровочные данные и журналы аварий. Именно это спрашивают при споре: с какими параметрами, какой версией ПО, при какой конфигурации, кто и когда её менял, и как были отмечены периоды неисправности.
Сначала определите статус измерения
Место ПЛК/РСУ в зависимости от статуса измерения
Статус измерения | Кто определяет | Расчёт в ПЛК/РСУ |
Технологический контроль, управление, внутреннее распределение | Внутренние правила качества и инженерные стандарты предприятия | Обычный вариант; глубина проверки и записей выбирается по потребностям предприятия. |
Коммерческий учёт по договору (вне законодательного контроля) | Стороны договора, при наличии — технические требования оператора сети | Возможен при согласии сторон; проверку расчёта, журнал событий, архивы и управление изменениями следует закрепить в договоре. |
Измерение под законодательным метрологическим контролем | Национальное законодательство, уполномоченный или нотифицированный орган | Только в рамках соответствующего утверждения или порядка, принятого национальным органом; чаще всего предпочтителен утверждённый корректор или вычислитель. |
В Европейском союзе статья 3 Директивы об измерительных приборах (MID, 2014/32/EU) позволяет государствам-членам предписывать применение средств измерений для измерительных задач; поэтому распространяется ли MID на конкретный узел учёта, зависит от национальных правил. В других странах тот же вопрос решает национальное законодательство. Если статус неясен, требования договора и регулятора нужно зафиксировать письменно до начала проектирования.
Технические критерии, меняющие решение
· Реализация и проверка стандартного расчёта: : по какому изданию метода AGA, ISO или API выполнен код, протоколы сравнения с эталонными значениями, разрядность вычислений и время цикла. R 140 требует пересчитывать коэффициент преобразования с интервалом не более 30 s.
· Защита неизмеряемых данных: : стандартные условия, состав газа, коэффициент счётчика должны быть заданы в вычислителе до начала измерения, доступны для просмотра, а их изменение должно требовать вскрытия пломбы или записи в контрольный журнал.
· Журнал вмешательств и авторизация: : для параметров без механической пломбы R 140 предусматривает доступ по изменяемому коду или аппаратному ключу и регистрацию каждого вмешательства между двумя поверками с датой и идентификацией лица, с прослеживаемостью не менее 2 лет.
· Архивы и поведение при отказе: : сохранённые значения нельзя изменить без вскрытия пломб; при заполнении памяти удаление допускается в порядке записи и после специальной ручной операции. При остановке вычислителя основные значения должны сохраняться и оставаться доступными не менее 6 месяцев.
· Идентификация ПО: : приложение I MID требует идентифицировать и защищать метрологически значимое ПО и сохранять свидетельства вмешательства. Для изменяемой программы ПЛК это означает идентификатор версии, контрольную сумму и управляемый процесс изменений.
· Работа вне диапазона: : MI-002 по MID требует, чтобы электронный корректор объёма обнаруживал работу вне заявленного рабочего диапазона и прекращал интегрирование приведённого объёма; этот период может учитываться отдельно.
· Время и связь: : согласование часовых и суточных записей с началом договорных суток, единый источник времени, регистрация коррекций часов и защищённость связи между полевыми приборами и вычислителем.
Матрица «функция – запись – ответственность»
Матрицу можно использовать как контрольный перечень при подготовке технических требований или на совещании по проверке проекта. Столбец о вычислителе расхода обобщает типовую практику; документацию и область утверждения конкретного прибора нужно проверять отдельно.
Матрица «функция – запись – ответственность»
Функция | Типичная реализация в вычислителе расхода | Что доказать при реализации в ПЛК/РСУ | Согласование / ответственность |
Стандартный расчёт (AGA, ISO, API) | Готовые методы в библиотеке производителя, выбираются конфигурацией | Издание реализованного метода, протокол сравнения с эталонными значениями, точность, время цикла, граничные случаи | Готовит интегратор; принимают стороны договора, при законодательном контроле — нотифицированный орган |
Неизмеряемые данные (стандартные условия, состав, коэффициент счётчика) | Меню параметров под пломбой или паролем | Просмотр/печать; изменение невозможно без вскрытия пломбы или записи в журнал | Эксплуатирующая организация; поверяющий орган |
Изменение параметров и авторизация | Уровни доступа, аппаратный переключатель защиты | Персональная авторизация, изменяемый код, запрет онлайн-изменения программы ПЛК | Эксплуатирующая организация и интегратор; при законодательном контроле — национальный орган |
Журнал событий и аварий | Встроенный неудаляемый журнал событий и аварий | Неудаляемая регистрация отказов входов, работы вне диапазона, потери связи с привязкой к данным измерений | Эксплуатирующая организация; стороны при споре |
Часовой/суточный архив и хранение | Периодические и партионные отчёты в энергонезависимой памяти | Архив по договорному часу, срок хранения, последовательное удаление, невозможность последующего изменения | Стороны договора; применимое законодательство |
Поведение при отказе и остановке | Отдельный счётчик при неисправности; сохранение последних значений при остановке | Остановка достоверного интегрирования, отдельный учёт объёма при отказе, проверка сохранения данных при остановке | Проектирует производитель/интегратор; демонстрируется при поверке |
Идентификация ПО и изменения | Фиксированная версия встроенного ПО; может указываться в сертификате | Идентификатор версии, контрольная сумма, процедура изменений; уведомление об изменениях утверждённого типа | Владелец ПО и держатель утверждения; нотифицированный орган |
Пломбирование / защита от записи | Физическая точка пломбирования, переключатель защиты | Пломбируемый переключатель или шкаф, эквивалент электронной пломбы, сохранение следов вмешательства | Поверяющий орган; эксплуатирующая организация |
Утверждение типа / соответствие | Документ может существовать для определённых функций и конфигурации; читать область действия | Отдельная оценка соответствия для вычислителя на базе ПЛК или документированные процедуры, принятые органом | Заявитель (производитель/интегратор); нотифицированный или национальный орган |
Синхронизация времени | Внутренние часы; опция синхронизации по сети | Единый источник времени, журнал коррекций, правило начала суток | Эксплуатирующая организация; договор |
Связь и целостность данных | Результат формируется в приборе; SCADA хранит копию | Защищённость полевой связи, контроль целостности передаваемых данных, из какой записи берётся счёт | Интегратор и эксплуатирующая организация; договор |
Почему важна граница ответственности
В специализированном вычислителе расхода ПО расчёта и функции защиты в основном принадлежат производителю, а проект отвечает за конфигурацию и монтаж. В решении на ПЛК/РСУ программа расчёта, структура записей и логика защиты — это проектное ПО, владельцем которого является интегратор или эксплуатирующая организация. Для утверждения типа R 140 требует описания электронных пломб и блок-схемы ПО, а в сертификате, где применимо, указывается версия метрологической части оценённого ПО; об изменениях утверждённого типа уведомляют орган, выдавший утверждение. Для ПЛК с частыми изменениями программы распределение этой нагрузки нужно зафиксировать с самого начала.
Руководство WELMEC по ПО для MID (Guide 7.2, носит рекомендательный характер) относит к типу P специализированные приборы с неизменяемой программной средой и без средств программирования во встроенном состоянии; если эти условия выполнены не полностью, система рассматривается как тип U (универсальное устройство), и к целостности ПО предъявляются более строгие меры. Как оценивать программируемый ПЛК, решает нотифицированный орган, но различие наглядно показывает: возможность изменения увеличивает бремя доказательства.
Когда ПЛК/РСУ — обоснованный выбор?
· Для измерений, не используемых в расчётах: технологический контроль, энергоменеджмент, внутреннее распределение.
· Для контрольного (дублирующего) учёта и сигнализации расхождений рядом с коммерческим узлом.
· Для передачи результатов, архивов и аварий вычислителя расхода в SCADA/РСУ, а также для сопутствующих функций — управления узлом и арматурой.
· Когда стороны договора явно принимают расчёт в ПЛК и доказательства из матрицы (проверка расчёта, журнал событий, архивы, идентификация ПО, пломбирование) задокументированы.
· Когда уполномоченный орган принимает вычислитель на базе ПЛК через оценку соответствия или документированные процедуры.
Неподходящие условия и ограничения
· Если нормативные требования или технические условия сети требуют утверждённого корректора объёма или вычислителя, расчёт ПЛК вне области утверждения не может быть основой для расчётов.
· Если программу ПЛК можно менять онлайн, идентификатор версии не ведётся, а изменения не регистрируются, систему невозможно защитить в споре.
· История SCADA обычно является выборочной и сжатой копией; если договор не говорит иное, она не заменяет коммерческий архив.
· Вычислитель расхода тоже не решает всё: утверждение вычислителя не подтверждает соответствие счётчика, преобразователей, монтажа и всей измерительной системы. Утверждения часто привязаны к конкретной конфигурации; актуальность сертификата и издания директивы и стандарта, на которые он опирается, нужно проверять.
· Статья не заменяет национальные процедуры законодательной метрологии и условия договора; их необходимо подтверждать у соответствующего органа и сторон.
Пример: спор на узле с расчётом в ПЛК
Пример (вымышленный сценарий): на газовом вводе промышленного предприятия коррекция по давлению и температуре выполняется в ПЛК, а счета формируются по суточным итогам в SCADA. Когда расхождение с корректором поставщика растёт, стороны хотят сравнить записи. Первые вопросы: каким методом и с каким составом ПЛК считал коэффициент сжимаемости, кто и когда последним менял состав, останавливалось ли интегрирование при отказе преобразователя, совпадает ли копия в SCADA с архивом ПЛК? Если ответить по записям нельзя, измерение остаётся спорным, даже если сам расчёт был верным.
Какие данные нужны для предложения или проверки
· Статус измерения: технологическое, коммерческое по договору или под законодательным метрологическим контролем; пункты договора и требования оператора сети/регулятора.
· Среда (природный газ, жидкие углеводороды, СУГ и т. п.), отчётная величина (объём при стандартных условиях, масса, энергия) и требуемый метод расчёта.
· Тип счётчика и сигнала, давление/температура и при необходимости источник состава или плотности; число измерительных линий.
· Существующая архитектура ПЛК/РСУ/SCADA, протоколы и запись, по которой будет выставляться счёт.
· Интервалы архивирования (час, сутки, партия), срок хранения, время начала договорных суток и источник времени.
· Для действующих объектов: образцы архивов и журналов событий, перечень параметров, версия ПО и записи о спорах при их наличии.
Связанные страницы
· решения на базе вычислителей расхода для коммерческого учёта: Роль вычислителя расхода в измерительной цепи и критерии выбора.
· страница вычислителя расхода: Технические характеристики многониточного вычислителя расхода.
· узлы коммерческого учёта природного газа: Газовая измерительная система, в которую входит вычислитель.
· блоки коммерческого учёта для налива автоцистерн: Требования к пломбированию, записям и контрольному журналу для жидкостей.
· данные для запроса на пункт редуцирования и учёта газа: Сбор данных по измерению и расчёту на этапе запроса предложения.