ПТК КРУГ-2000: технические решения по автоматизации нефтегазового сектора

Журнал "Автоматизация и IT в нефтегазовом комплексе" 2012.

Статья посвящена техническим решениям на базе ПТК КРУГ-2000 в сфере автоматизации нефтегазового сектора. Акцентируется внимание на технических особенностях и преимуществах ПТК КРУГ-2000 для создания АСУ ТП.

(Ключевые слова: программно-технический комплекс, SCADA, АСУ ТП, нефть, газ)

Технические требования, такие как улучшение качества производимой продукции, повышение безопасности эксплуатации оборудования, снижение аварийности на производстве, улучшение условий труда эксплуатационного персонала ставят все более сложные задачи перед разработчиками систем автоматизации технологических процессов. Одним из ключевых элементов в автоматизированных системах (АСУ ТП) является программно-технический комплекс (ПТК), представляющий собой совокупность программных и технических средств. Именно его характеристики определяют основные свойства АСУ ТП и позволяют говорить о современности применяемых решений.

С 1992 года НПФ «КРУГ» в тесном сотрудничестве с рядом своих партнеров ввела в эксплуатацию более 250 АСУ ТП на объектах топливно-энергетического комплекса. Системы автоматизации на базе программно-технических средств НПФ «КРУГ» находятся в промышленной эксплуатации в таких компаниях, как ОАО «НК «РОСНЕФТЬ», ОАО «СУРГУТНЕФТЕГАЗ», ОАО «ТАТНЕФТЬ», ОАО «ГАЗПРОМ», ОАО «ТНК», ОАО «Саратовский НПЗ», ОАО «БелкамНефть», и других.

Программно-технический комплекс КРУГ-2000 предназначен для создания АСУ ТП в составе:

• информационно-измерительных подсистем
• подсистем автоматического регулирования
• подсистем технологических защит и защитных блокировок (ТЗ и ЗБ)
• автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ)
• систем коммерческого и технического учета энергоресурсов
• систем телемеханики
• тренажеров для обучения технологов-операторов.

На базе ПТК создаются автоматизированные системы для объектов с непрерывным или периодическим характером протекания технологических процессов, которые могут иметь как сосредоточенную, так и распределенную архитектуру.

Среди основных особенностей ПТК КРУГ-2000 можно выделить:

• Полное соответствие ПТК стандартам России, Казахстана, МЭК и другим действующим нормативным документам
• Высокую надежность, открытость и масштабируемость ПТК
• Возможность создания распределенных систем
• Глубокую интеграцию SCADA КРУГ-2000 и Среды программирования контроллеров в рамках программно-технического комплекса
• Более 150 встроенных и настраиваемых высокоэффективных и быстродействующих функциональных блоков (алгоритмы автоматического регулирования, алгоритмы управления задвижками и т.д.)
• Защиту от несанкционированного доступа разграничением доступа персонала к функциям системы
• Наличие собственных средств организации системы единого времени
• Наличие специализированных сертифицированных версий ПТК КРУГ-2000/Т (коммерческий учет тепловой энергии и параметров теплоносителя) и ПТК КРУГ-2000/Г (коммерческий учет природного газа)
• Наличие сети партнерских инжиниринговых и наладочных компаний, осуществляющих техническую поддержку на территории России, Казахстана и других стран СНГ
• Автоматизацию производств, в том числе пожаро- и взрывоопасных, осуществляемую на основе апробированных и эффективных технических решений.

Наиболее распространенная сетевая структура ПТК для систем средней и большой мощности представлена на рис. 1. Клиент-серверная архитектура ПТК позволяет распределить вычислительные задачи между абонентами системы, тем самым повысив надежность и живучесть комплекса. Для крупных АСУ ТП, состоящих из нескольких независимых систем, предоставляется возможность создания распределенной базы данных. Преимуществом такого подхода является снижение требований к вычислительной мощности серверов, возможность проведения поэтапного внедрения АСУ ТП, ремонтопригодность системы, простота локализации отказов, внесения изменений и т.д. При этом клиентские станции (станции оператора) имеют доступ ко всем локальным базам распределенной системы в реальном времени.

Рис. 1. Сетевая архитектура ПТК

Надежность ПТК достигается высоким качеством комплектующих (оборудование ведущих европейских и американских фирм), а также резервированием наиболее ответственных частей ПТК. Гибкость ПТК позволяет резервировать практически любой его компонент.

ПТК предусматривает «горячее» резервирование:

• Станций оператора
• Серверов БД
• Информационных сетей (сетевые адаптеры, коммутаторы, кабели)
• Контроллеров.

В контроллерах предусматривается:

• 100% резервирование контроллеров
• Резервирование процессорных частей контроллеров
• Резервирование модулей ввода/вывода
• Резервирование отдельных входов/выходов
• Резервирование шин данных.

Еще одной из важных характеристик ПТК КРУГ-2000 является его открытость, под которой понимается возможность простой, удобной связи – совместимости отдельных локальных систем автоматизации разных производителей в единую интегрированную систему управления. Открытость ПТК дает возможность обмена информацией со смежными и вышестоящими системами, а также минимизирует эксплуатационные затраты на поддержку систем автоматизации различных производителей (минимизация совокупной стоимости владения). Такие возможности обеспечиваются нижеследующими свойствами ПТК:

• Информационная открытость. ПТК позволяет Пользователю независимо от Поставщика получать/передавать в любую другую систему текущие (оперативные) значения параметров и другие данные, используя поддержку современных международных стандартов, таких как OPC DA/HDA, COM, DCOM, ODBC, МЭК60870-5-101, МЭК60870-5-104 и др.
• Конфигурационная открытость. Под этим термином понимается возможность для Пользователя (независимого от Поставщика) осуществлять изменения в прикладном программном обеспечении при ее эксплуатации. Данные задачи решены в ПТК в соответствии с требованиями международного стандарта на языки программирования контроллеров IEC-61131-3.
• Классификационная открытость. В ПТК КРУГ-2000 осуществляется поддержка единого сквозного механизма классификации и кодирования объектов в рамках предприятия (например, системы AKS и KKS).

Основой базового программного обеспечения (ПО) в ПТК КРУГ-2000 является модульная интегрированная SCADA КРУГ-2000. Ее свойства обеспечивают высокую гибкость, надежность и открытость ПТК КРУГ-2000. Модульность SCADA КРУГ-2000 позволяет масштабировать АСУ ТП от систем малой информационной мощности до крупных полномасштабных АСУ ТП, а возможность гибкой конфигурации модулей дает возможность оптимизировать цену ПО для данного конкретного применения.

Глубокая интеграция SCADA и среды программирования контроллеров обеспечивает

• Работу с единой, целостной, однократно набираемой и непротиворечивой базой данных системы
• Обмен с контроллером по высоконадежному скоростному протоколу
• Сетевую загрузку ПО контроллера, on-line диагностику контроллера и его модулей
• Поддержку стандарта IEC-61131 на нижнем и верхнем уровнях
• Режим обычной и удаленной отладки контроллера («с остановкой/без остановки контроллера»)
• Поддержку промышленных шин: Modbus, СAN, DeviceNet, CanOpen и других
• Системы реального времени для IBM PC-совместимых контроллеров и контроллеров на базе архитектуры ARM – LINUX, QNX.

В последнее время основным направлением для развития SCADA КРУГ-2000 является повышение комфортабельности работы с ПО и сокращение затрат на инжиниринговые работы. Создан ряд сервисных приложений, позволяющих в интерактивном режиме настроить систему, автоматизированы операции по привязке графических шаблонов к переменным базы данных и т.д. Наличие имитаторов системы реального времени контроллера позволяет производить отладку программ пользователя и имитировать работу системы в целом при отсутствии контроллеров.

Многолетний опыт внедрений ПТК КРУГ-2000 позволил создать на его базе ряд технических решений для нефтегазового сектора, значительно облегчающих проектирование систем и уменьшающих трудозатраты на инжиниринг:

• АСУ ТП установок первичной переработки нефти
• АСУ ТП установок комплексной подготовки нефти
• АСУ ТП установки риформинга
• АСУ ТП приготовления топлив в потоке
• АСУ ТП мини-НПЗ
• АСУ ТП установки газофракционирования
• АСУ ТП резервуарных парков
• Интеллектуальная система противоаварийной защиты многопоточных печей
• Подсистема ранней диагностики технологического процесса первичной переработки нефти
• Подсистема прогнозирования качества бензина, керосина, расчет режимных параметров колонны К-2 на установках первичной переработки нефти
• Использование частотных преобразователей в системах регулирования
• Обучающая система по ликвидации аварийной ситуации, встроенная в АСУ ТП
• Системы измерений количества и показателей качества нефтепродуктов (СИКН)
• Интегрированная система учета энергоресурсов
• АСУ ТП газокомпрессорного цеха
• АСУ ТП газорегуляторного пункта
• АСУ ТП установки газофракционирования
• АСУ ТП установки регенерации метанола
• АСУ ТП газового промысла
• АСУ ТП факельного хозяйства
• Автоматизированная система коммерческого учета сжиженного углеводородного газа
• Интегрированные системы коммерческого учета природного газа
• АСУ ТП установки гидроочистки дизельных топлив.

В результате внедрения:

• повышаются показатели экономичности и надежности работы оборудования
• повышается информативность обслуживающего персонала о ходе технологического процесса
• повышается производительность и улучшаются условия труда эксплуатационного персонала
• улучшаются эксплуатационные характеристики оборудования
• улучшается качество получаемых продуктов
• обеспечивается функция коммерческого и технического учета газа и нефтепродуктов
• обеспечивается передача информации на более верхние уровни
• обеспечивается длительная безаварийная работа
• обеспечивается подготовка эксплуатационного персонала (ПЛАС)
• обеспечивается соответствие АСУ ТП с действующими нормами и правилами
• сокращение количества эксплуатирующихся приборов
• и другое.

ПТК КРУГ-2000 постоянно развивается, благодаря использованию новых технических средств и передовых программных платформ, заслуженно составляя конкуренцию самым известным мировым производителям средств автоматизации.

Прошин А.И., к.т.н., зам. директора Инженерного Центра НПФ «КРУГ»
Зенов Андрей Юрьевич, к.т.н., инженер по АСУ ТП Инженерного Центра НПФ «КРУГ»