Нефтегазовый комплекс (НГК) выступает в роли локомотива экономики нашей страны на протяжение 50 лет. Картина видимо будет сохраняться ещё 20 лет. Специфика структуры НГК такова, что транспортировка газа/нефти по магистральным трубопроводам (МГ) занимает одну из первых позиций по капитализации, объёмам инвестирования, трудозатратам среди других составляющих комплекса. Автоматизируются технологические процессы (АСУТП, АСДУ), производственные процессы (АСДУ, MES, EAM, CMMS), бизнес процессы (ERP, PLM, CRM, SCM). Обычно автоматизируются ЦППН, НПС, ДНС, АГРС, КС и другие функционально обособленные объекты. АСДУ имеет многоуровневую иерархию в системе МГ.
В статье рассмотрен пример автоматизации на уровнях АСУТП - SCADA автоматизированной газораспределительной станции (АГРС) для нужд нефтеперекачивающей станции (НПС). В комплексной автоматизации АГРС дополнительно к АСДУ внедрены подсистемы:
-
подсистема защиты информации на уровнях L3…L7;
-
подсистема каналообразующего связного оборудования;
-
подсистема диспетчерской связи между разнесёнными на десятки километров диспетчерами;
-
подсистема телефонного выхода диспетчеров на городскую АТС и службы ГОиЧС;
-
подсистема бесперебойного электроснабжения внедрённого оборудования.
Размещение подсистем внедрённой Системы по объектам изображено на рис.1.
 |
|
Рис.1 Составляющие подсистемы при комплексной автоматизации АГРС |
Управление и мониторинг технологического процесса АГРС осуществляется из нескольких диспетчерских пунктов (ДП), имеющих разную принадлежность: нефтеперекачивающей и газоперекачивающей компаниям. Именно этот фактор обусловил необходимость создания диспетчерской и телефонной связи между диспетчерами, что повлекло, в свою очередь, использование каналообразующего оборудования.
Поскольку технологический Intranet газоперекачивающей компании защищён от Internet, использование подсистемы защиты информации являлось необходимым элементом организации АСУТП трафика от АГРС в её Intranet.
Применение SCADA-системы со встроенными Web-функциями позволило организовать ДП на территориях компаний там, где будет введён корректный login. Особое внимание было уделено процедуре передачи прав управления АГРС между диспетчерскими пунктами.
Разнесённость ДП по территории, удалённость самой АГРС от населённых пунктов с развитой связной инфраструктурой, большое количество сопряжённых по работе с Системой учреждений потребовало организации различных интерфейсов между объектами. Структура интерфейсов представлена на рис.2.
 |
|
Рис.2 Примененные интерфейсы между объектами |
На объектах были размещены телекоммуникационные шкафы, имеющие выход на линии связи сопряжённых с ней учреждений. Физическая среда передаваемой информации представляет собой оптоволоконный кабель, кабель «витая пара», медный связной кабель, РРЛС.
Подсистема диспетчерского контроля и управления построена на SCADA от Control Microsystems. Данное ПО привлекает пониженными требованиями к трудозатратам при разработке проекта и его корректировки на фоне мощных инструментов разработки:
-
стандарты ОРС, ОРС XML-DA, OLE, ODBC/SQL, HTTP/XML и др.;
-
протоколы Modbus, DNP3, DF1 и др.;
-
встроенный драйвер формирования отчётов в Crystal Reports;
-
корректировка SCADA в режиме on-line;
-
векторная графика при изображении мнемосхем, что позволяет использовать мониторы с любой разрешающей способностью и активизирует функцию zoom;
-
двойное и тройное резервирование SCADA-сервера;
-
соответствие международным стандартам при написании script;
-
русифицированный интерфейс как для разработчика ПО, так и для пользователя;
-
возможность реализации ряда MES-функций инструментарием SCADA.
Функциональная работа SCADA представлена на рис.3.
 |
|
Рис. 3 Функциональная схема работы SCADA |
Весь технологический процесс АГРС управляется тремя САУ, построенных на контроллерах от Rockwell Automation. САУ3 выполняет роль связующего узла между САУ1 и САУ2, а также управляет охранно-пожарной сигнализацией, учётом расходов газа, рядом других подсистем АГРС. В технологическом плане управление с трёх САУ достаточно для реализации функционирования АГРС. В этом смысле АГРС является полностью самостоятельно работающим объектом без привлечения человека.
Требование к мониторингу работы АГРС со стороны диспетчеров как от нефтяников, так и от газовиков обусловило внедрение SCADA-системы. Помимо параметров со всех САУ SCADA-система обрабатывает данные от дополнительно возникшего оборудования: до 100 параметров работы ИБП, датчиков температуры в шкафах автоматики и телекоммуникаций, наличие и характеристика связи между оборудованием как внутри шкафов, так и между объектами, вывод на печать Отчётов, взаимодействие со SCADA-клиентами, передача прав управления между диспетчерами.
Управление технологическим процессом на АГРС со стороны диспетчеров происходит по ряду ключевых команд и только от одного диспетчера одновременно. Работу с тремя САУ осуществляет ОРС-сервер от Rockwell Automation. С ним уже работают клиенты: ОРС-клиент SCADA-системы ClearSCADA, ОРС-клиент SCADA-системы PSI (Gamos). В реализованной Системе ОРС-клиент ClearSCADA установлен на одной машине с ОРС-сервером, а ОРС-клиент PSI установлен за несколько сотен километров от них. Для корректного взаимодействия ОРС-сервера и ОРС-клиентов проведены настройки DCOM на каждой машине, где они установлены.
Клиенты SCADA-сервера ViewX и WebX используются диспетчерами на самой АГРС и удалённо по защищённому Internet (протокол https). Различие между ViewX и WebX в цене лицензии и функциональном наборе ПО.
Возможности SCADA-системы ClearSCADA, как это обычно наблюдается при работе с современным ПО, использованы на 10-20 %. Например, из 194 возможных типов создаваемых объектов внутри SCADA (переменная, параметр, внутренняя точка, аккумулятор, др.) использованы 23 типа – более не потребовалось. Резервирование SCADA-сервера (двойное или тройное) не применялось, зато выбран сервер с аппаратным RAID.
Если архивирование получаемых на SCADA параметров не представляет трудностей ни для одной SCADA-системы, то формирование Отчётов является достаточно не тривиальной задачей. В данном проекте использовано специально созданное для формирования Отчётов ПО Crystal Reports. Считается, что это стандарт de facto для промышленной автоматизации. В применяемой ClearSCADA интегрирован драйвер для Crystal Reports, что выгодно отличает её от многих других SCADA-пакетов.
Видео-кадры в SCADA отображают всю необходимую информацию по работе Системы. При запуске SCADA-системы пользователю предлагается ввести корректный login и пароль (рис.4).
 |
|
Рис. 4 Окно регистрации пользователя Системы |
Каждый пользователь введён в группу, наделённую определёнными правами работы с объектами в SCADA-системе. Каждый объект в SCADA-системе имеет набор разрешённых с ним действий. Здесь наблюдается полная аналогия с общепринятыми подходами защиты ПО, например, как в Windows.
Видеосъёмка местности расположения АГРС помогает пользователю позиционно сориентироваться. Векторное представление изображений в ClearSCADA позволяет приближать / удалять объекты на видео-кадре. При достаточном приближении к объекту появляются его деталировки и инструменты работы со SCADA. Это преимущество выбранного SCADA-пакета полностью использовано в проекте. Все изображения размещения объектов на площадке АГРС выполнены не только в 3-х мерном изображении, но и в масштабе. Этим создан эффект реального присутствия пользователя на площадке. Преобразование 2-х мерного масштабированного ситуационного плана площадки в 3-х мерное изображение стало возможным благодаря использованию ПО Google SketchUp.
На видеокадрах выведены основные параметры технологического процесса АГРС и сопряжённых объектов, кнопки перехода на другие видео-кадры, окна для процедуры передачи прав управления АГРС между диспетчерами. Использованы общепринятые изменения в цвете, мигании изображений при переходах уставок параметра (верхний / нижний аварийный / предупредительный). В архиве SCADA регистрируются все действия пользователя, включая квитирования, значения параметров технологического процесса. Данная процедура необходима для «разбора полётов» спустя время после события на АГРС.
Графики (тренды) изменения параметра можно сформировать для отображения на экране или бумаге за любой отрезок времени. Преднастроены формирования параметров за час, сутки, неделю, месяц. При нажатии кнопки пользователю задаются вопросы о времени начала и окончания формирования, сообщения о ходе процесса запрошенного формирования графика и о уже происходящих параллельно формированиях. Это позволяет пользователю быть полностью в курсе работы SCADA и не предпринимать неверных действий, например, считать, что ПО «зависло» и начинать бороться с этим.
Часовые и суточные сводки параметров газа (давление, температура, расход, объём в разных точках) необходимы диспетчерам для отчётности и анализа технологического процесса. Поскольку у газовиков за контрактный час принято время 10:00, а у нефтяников – 00:00 Отчёты формируются в двух вариантах. Это позволяет корректно работать всем диспетчерам. В конце сформированного Отчёта по каждому параметру высчитывается средне / минимальное / максимальное значение. Интегрирование величин для расчёта производит сама SCADA, причём за исходные берутся не указанные в таблице величины, а величины из накопленного архива данных, где частота опроса составляла 0,5 с. Это значительно понижает расхождение между технологическими и коммерческими показателями. Коммерческий учёт газа производится на расходомерах СТМ-30.
Таким образом, приведённый пример внедрения автоматизации уровней АСУТП – SCADA на АГРС показывает особенности организации оборудования и ПО при реализации проекта. Его особенностью можно считать разноподчинённость диспетчеров, осуществляемых контроль работы АГРС, что отражается на алгоритме передачи прав управления между диспетчерами, на формировании Отчётов, на возникновении дополнительных подсистем, таких как «защита информации», «каналообразующее оборудование» и др. В контроле за АГРС участвуют несколько SCADA-систем (PSI Gamos, ClearSCADA), несколько организаций, несколько диспетчерских пунктов (до 4-х), несколько сопряжённых организаций (городская телефонная компания, управление технологической связи газовиков). Дополнительной особенностью является то, что АГРС – нововводимый объект и работа со смежными организациями на объекте обязывало к координации действий.
Автор – начальник отдела автоматизации ОАО «ОПТИМА»
к.т.н., Ph.D., MCP
Мелехин Дмитрий Петрович
Источник: http://plcsystems.ru/
| < Предыдущая |
|---|
