|
Анализ основных требований, предъявляемых в настоящее время к автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП) в области переработки нефти и газа, позволяет сформулировать две основные основные цели автоматизации:
- повышение уровня безопасности
- снижение затрат на процессинг.
В данной статье мы рассмотрим пути решения первой из указанных целей автоматизации.
Необходимость повышения безопасности эксплуатации технологических установок обусловлено, в основном, усилением степени контроля инспектирующих органов за соблюдением действующих нормативных документов. Основными нормативными документами в этой области являются: Федеральный закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" №116-ФЗ от 21.07.97, "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств ПБ 09-170-97 (ОПВБ)", "Правила устройства электроустановок", приказы Федерального горного и промышленного надзора России (Госгортехнадзор РФ).
При этом ОПВБ прямо регламентируют необходимость применения средств микропроцессорной техники для систем противоаварийной защиты (ПАЗ) для объектов 1 категории взрывоопасности. Это означает, что в течение достаточно небольшого времени существующие на многих установках средства ПАЗ на базе аналоговой и релейной техники должны быть заменены на современные микропроцессорные системы.
Для объектов 2-ой и 3-ей категории такого жесткого инструктивного требования не существует. Однако, необходимо учесть следующие обстоятельства. Усилились требования по сложности и количеству защит и блокировок.
Например, необходимость соблюдения требований поблочного останова, увеличения количества отсечных клапанов на установке, необходимость введения разумных выдержек времени приводит к тому, что реализация этих требований на традиционной аналоговой и релейной технике или практически невозможна, в т.ч. и по массогабаритным параметрам, или экономически не оправдана. И для этих категорий производств также технически и экономически целесообразна реализация подсистемы ПАЗ на микропроцессорной технике.
Однако, из практики эксплуатации технологических установок известно, что бездумное соблюдение требований нормативных документов в области ПАЗ приводит к неизбежному увеличению количества ложных остановов. А это означает существенное снижение экономических показателей работы установки за счет потерь от простоя, повторного пуска и вывода на режим. И в этом случае менеджмент среднего звена сталкивается с непростым выбором: или издать распоряжение о снятии "нехорошей" блокировки, что рискует делать все меньше и меньшее количество менеджеров в связи с усилением упоминавшегося выше контроля государственных органов, или потребовать от поставщика системы ПАЗ резкого повышения ее "интеллекта". Последнее, в действительности, возможно за счет усложнения алгоритмов работы системы ПАЗ. Усложнение алгоритмов связано с необходимостью предварительного анализа достоверности сигналов всех датчиков, участвующих в блокировке, в т.ч. на обрыв кабеля, по скорости изменения и др., учета одновременного поведения нескольких сигналов, учета временных факторов (выдержек времени), возможностью реализации не полного останова всей установки, а частичного останова, а также реализации таких режимов, как перевод на циркуляцию и т.п.
Микропроцессорные средства предоставляют возможность реализации таких "умных" систем ПАЗ. Но это только необходимое условие, но не достаточное. Для создания действительно "интеллектуальной" системы ПАЗ от ее поставщика требуется:
- глубокое знание технологии
- умение тесно работать с эксплуатационным персоналом, разработчиками оборудования и проектантами
- умение, что немаловажно, квалифицированно защитить и утвердить проект системы ПАЗ, в т.ч. "умные" алгоритмы, в Госгортехнадзоре.
Только такой подход обеспечит создание системы ПАЗ, одновременно удовлетворяющей как действующим нормам и правилам в области безопасности так и требованию экономической эффективности.
Более того, практика показывает, что после внедрения "интеллектуальной" системы ПАЗ и создания ее потенциальных возможностей наиболее "продвинутые" технологи начинают ставить новые задачи, выходящие за рамки "классических" ПАЗ. Такими задачами, в частности являются: автоматизация многих действий по планам ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС), которые в настоящее время выполняются вручную оперативным персоналом, а также частичная автоматизация режимов "холодного" и "горячего" пусков, смены режимов и т.п. При этом, дополнительные затраты на реализацию вышеуказанных задач невелики, т.к. технические и программные средства системы ПАЗ, датчики клапана, отсекатели уже закуплены в составе действующей системы ПАЗ. Необходимо только, как правило, выполнить дополнительные инжиниринговые работы.
Требования к системам ПАЗ
К большому сожалению, в настоящее время отсутствуют какие-либо нормативные документы, в которых были бы сформулированы детальные технические требования к ПТК для систем ПАЗ для объектов нефте-, газопереработки. Поэтому мы попытаемся кратко сформулировать основные, на наш взгляд, требования к программно-техническим комплексам для систем ПАЗ.
- Обязательное наличие разрешения Госгортехнадзора РФ на применение в системах ПАЗ. В соответствии с его приказом № 221 от 19 декабря 1997 г. с 01.02.98 г. введены в действие "Методические указания по организации и осуществлению надзора за конструированием и изготовлением оборудования для опасных производственных объектов в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности" РД-09-167-97. В перечень поднадзорного Госгортехнадзору РФ технологического оборудования химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих и других взрыво-, пожаро- и химически опасных производств и объектов входят согласно приложения 1 - ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ, ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ. Для их применения на поднадзорных Госгортехнадзору объектах необходимо иметь РАЗРЕШЕНИЕ НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ПТК, выдаваемое Госгортехнадзором России.
- Регистрация ПТК как средства измерения в Госреестре средств измерений, т.к. в состав ПТК должны входить аналоговые каналы
- Взрывобезопасное исполнение ПТК, например с видом защиты "искробезопасная электрическая цепь", что должно быть подтверждено соответствующим сертификатом Госгортехнадзора
- Гибкость при реализации различных схем резервирования. ПТК должен обеспечивать, как минимум, возможность выбора следующих схем резервирования:
- 100% "горячее" резервирование (дублирование) контроллеров ПАЗ
- 100% "горячее" резервирование вычислительных модулей контроллера без дублирования модулей ввода-вывода
- 100% "горячее" резервирование вычислительных модулей и 100% "горячее" резервирование наиболее ответственных каналов ввода-вывода
- троирование (для особо опасных производств, для объектов нефте-газопереработки практически не применяется).
Принятие окончательного решения об уровне структурной избыточности системы ПАЗ зависит от следующих факторов:
- категория взрывоопасности объекта
- уровень надежности отдельных компонентов ПТК и всего ПТК в целом
- размер экономического ущерба от ложных остановов и др.
- Масштабируемость. ПТК должен быть рассчитан на применение как для небольших технологических агрегатов (ЭЛОУ, печь и т.п.), так и для сложных комбинированных установок.
- Модульность. Номенклатура модулей ввода-вывода должна охватывать практически все типы входных-выходных сигналов (от мВ до 220 В переменного тока), желательно, без промежуточных преобразователей.
- Гальваническая изоляция всех входных и выходных цепей, в т.ч. межканальная. Желательный уровень изоляции - не менее 1000 В.
- Использование высоконадежных операционных систем (ОС) "жесткого" реального времени.
- Наличие гибких программных средств настройки и программирования прикладных задач ПАЗ, в т.ч. наличие простого "технологического" языка (структурный текст) и/или языка функционально-блочных диаграмм, желательно, соответствующих требованиям международного стандарта IEC-61131-3.
- Наличие в ПТК развитой функции регистрации всех событий с привязкой к меткам астрономического времени с погрешностью не хуже 10 мсек.
- Наличие в ПТК функций протоколирования предаварийных и послеаварийных ситуаций в виде последовательности временных срезов (трендов) наиболее важных параметров с циклом записи не хуже 1 сек.
- Наличие в ПТК развитых функций архивирования событий, действий операторов, протоколов предаварийного и послеаварийного состояний и т.п., в т.ч. на резервные носители информации.
- Наличие программных и технических средств защиты от несанкционированного доступа к функциям ПАЗ.
- Простота и прозрачность интеграции с другими подсистемами АСУ ТП (регулирования, информационная и др.)
- Наличие развитых средств самодиагностики
- Возможность передачи информации от системы ПАЗ в смежные или вышестоящие системы управления, желательно с использованием международных стандартов в области программных и сетевых технологий (TCP/IP, Ethernet, OPC, ODBC и т.д.).
Примеры реализации
НПФ "КРУГ" много лет занимается разработкой и поставкой АСУ ТП для объектов ТЭК, и накоплен значительный опыт, в том числе по системам ПАЗ.
Приведем перечень лишь некоторых успешных проектов систем ПАЗ, выполненных нашей фирмой и удовлетворяющих всем вышеперечисленным требованиям:
- Системы контроля, управления и ПАЗ установок первичной переработки нефти (ОАО "Роснфеть-Туапсинский НПЗ", АО "Кемойл", АО "МОТО")
- Системы управления и ПАЗ блока печей установок получения масел ( "Новокуйбышевский завод масел и присадок")
- Система управления и ПАЗ блока стабилизации установки риформинга (ОАО "Роснефть - Туапсинский НПЗ")
- Системы управления и ПАЗ установок производства масел ("Ярославский НПЗ им. Д.И.Менделеева")
- Система управления и ПАЗ блока очистки сырья ГФУ от сероводородов (Киришский НПЗ)
- Системы управления и ПАЗ приготовлением в потоке светлых и темных нефтепродуктов (Киришский НПЗ)
- Система управления и ПАЗ установки гидроочистки (Астраханский ГПЗ).
По результатам промышленной эксплуатации этих и других систем Заказчики зафиксировали достижение следующих результатов:
- Существенно увеличилась надежность системы ПАЗ
- Существенно снизились эксплуатационные затраты на систему ПАЗ, в том числе за счет резкого уменьшения количества единиц оборудования
- Существенно сократилось количество ложных остановов
- Повысилась технологическая дисциплина, в том числе благодаря протоколированию действий персонала.
Не на всех из вышеперечисленных объектов была финансовая возможность осуществить разработку и поставку полномасштабной АСУ ТП в один прием. Поэтому в таких случаях ввод в эксплуатацию осуществлялся поэтапно в течение трех-четырех лет. В первую очередь были введены в эксплуатацию наиболее критичные для Заказчика системы ПАЗ, затем по мере появления средств были установлены подсистемы информационные и регулирования. Но так как все подсистемы были реализованы на компонентах универсального программно-технического комплекса ПТК "КРУГ-2000", поэтому поэтапное наращивание функциональной и информационной мощности АСУ ТП осуществлялось безболезненно во время проведения плановых ремонтов установок и, что очень важно, при этом полностью обеспечивалась защита ранее сделанных инвестиций.
Краткая информация о ПТК "КРУГ-2000"
Ниже приводятся краткие характеристики и преимущества программно-технического комплекса.
ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ
- Более 110 действующих АСУ ТП, в т.ч. в особо в опасных отраслях
- ПТК установлен на лучших предприятиях СНГ и за рубежом
ПРИНЦИПЫ
Комплексность решений
- от контроллеров и SCADA
- до проектов "под ключ"
Надежность
- технических средств
- программных средств
- структур
Гарантии
Открытость
ПРЕИМУЩЕСТВА
- Надежность (наработка на отказ от 75000 до 150000 часов)
- Масштабируемость
- Открытость
- Модульность
- Глубокая интеграция SCADA и среды программирования контроллеров
- Локализация
- Сертифицировано Госстандартом
- Сертифицировано Госгортехнадзором
- Поддержка отраслевых стандартов
- Наличие модулей коммерческого учета теплоресурсов, газов, нефти, нефтепродуктов
- Горячий и теплый перезапуск
- Горячая замена модулей ввода-вывода
- Гальваническая изоляция всех входных и выходных сигналов не менее 1500 В
- Наличие искробезопасного исполнения модулей ввода-вывода
- Питание датчиков - от системы
Возможности резервирования:
- Сети - 100 %
- Сервера, рабочие станции - 100 %
- Контроллеры -100 %
- Процессорные модули в контроллерах с дублированной вычислительной частью - 100 %
- Открытость
- Поддержка стандартов Ethernet, RS 485, CAN, Device Net, TCP/IP, UDP, Modbus и т.д.
- COM, DCOM
- API для опытных пользователей
- OPC, ODBC
- Обмен с цеховым, заводским файл-сервером
- Конверторы данных в Excel, Access, XML
- Система единого времени
- Синхронизация таймеров всех устройств АСУ ТП (серверы, станции, контроллеры)
- Резервирование функций коррекции системного времени
- Переходы "зима-лето", "лето-зима"
- Локализация
- Все системные надписи и сообщения на русском языке
- Вся документация на русском языке
- Простота конфигурирования локализованных версий
- Производство ПТК и АСУ ТП сертифицировано на соответствие ISO 9001 в системах сертификации DAR TGA и ГОСТ Р.
ФУНКЦИИ ПТК
- Контроль
- Регулирование
- Противоаварийные защиты
- Логическое управление
- Представление информации
- Архивирование данных
- Связь с устройствами "третьих" фирм
- Связь с вышестоящими системами
- Диагностика
- Синхронизация системного времени
- Конфигурирование и настройка on-line и off-line
АРХИТЕКТУРА
- Локальная АСУ ТП установки
- Локальная сеть цеха
- Глобальная сеть управления предприятием
- АСОДУ
Варианты структур: с выделенным сервером, без выделенного сервера, одноранговая сеть, двухранговая сеть.
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ. Технические средства
- Контроллеры
- Станция (АРМ) оператора
- Станция инжиниринга
- Архивная станция
- Сетевые средства (ETHERNET, Fast ETHERNET, RS485)
- Коммуникационные серверы
- WWW-сервер
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ. Интегрированная SCADA
ДОСТОИНСТВА
- Однократный набор базы данных (БД)
- Целостность БД
- Сетевая загрузка ПО контроллера
- Наилучшие динамические характеристики
- On-line диагностика
- Распределенная обработка данных
- Техническая поддержка "из одних рук"
- On-line диагностика
- Совместимость версий
- Заказные версии ПО для корпоративных Заказчиков
- Поддержка Internet/Intranet
- Интеграция с существующими на предприятии системами
- Полная русификация
- Функциональная полнота (от малых объектов до АСОДУ предприятия)
Системное ПО
- QNX, LINUX, DOS (32-разряд., с диспетчером задач реального времени реального времени) - для контроллеров
- Верхний уровень: WINDOWS NT/2000/XP - для станций верхнего уровня
СОСТАВ ПАКЕТА ПРОГРАММ
Среда разработки
- Генератор базы данных
- Генератор динамики
- Среда разработки программ пользователя на технологическом языке "КРУГОЛ-61131" (ФБД и СТ)
Среда исполнения (Run-time модули)
- Сервер БД (с сервером событий)
- Сервер ввода - вывода
- Сервер АБД (архивный)
- Графический интерфейс
- "Зеркализация" БД
- "Зеркализация" АБД
- Аппаратный перезапуск
- Сервис печати
- "Файл - обмен"
- Резервирование сетей
- 2-х мониторный менеджер
Run-time комплексы (состоят из определенного набора Run-time модулей)
- Сервер БД (СРВ - система реального времени)
- Станция оператора-сервер БД
- Станция оператора-клиент БД
- Станция мониторинга-сервер БД
- Станция мониторинга-клиент БД
- Станция архивирования-сервер
- Станция архивирования-клиент
- Станция оператора/архивирования - сервер
- Станция оператора/архивирования - клиент
Дополнительное ПО
- Система РВ коммуникационного сервера
- WEB - КОНТРОЛЬ
- Архивный центр
Драйверы устройств "третьих фирм": Bailey, Ремиконт, Ломиконт, ТК-301, Ш-711, Solartron, MTL, Toshiba, VEGA и многие другие.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- Информационная мощность: от 30 до 64 000 вх/вых
- Количество типов входных выходных модулей - более 180
- Максимальный период опроса в контроллере:
- 100 мксек - дискретный вход
- 1 мсек - аналоговый вход
Интерфейс
- Объектно-ориентированный графический редактор
- Библиотека стандартных графических символов
- Техника "перенести и вставить"
- Библиотека сложных графических объектов
- Возможность работы с трендами
- Анимация
- Система отчетов
- Встроенный генератор отчетов
- Печать и архивация отчетов
Тренды
- Архивация / тренды
- Дискретизация - от 100 мсек
- Емкость архива - ограничений нет
- Масштабирование трендов
- Максимальное число кривых в тренде - Ограничений нет
- Максимальное число трендов в окне - Ограничений нет
- Одновременный вывод трендов РВ и исторических
- Выбор перьев: он-лайн, предварительный
- Вывод значения в точке курсора
Алармы (Сигнализации)
- Уровни приоритетов - 9
- Группировка
- Онлайновая фильтрация
- Сигнализации по скорости изменения
- Сигнализации по отклонению
СВЕДЕНИЯ О ФИРМЕ
ВИДЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И СТРУКТУРА
Научно-производственная фирма "КРУГ" - инжиниринговая и производственная компания, разрабатывающая и поставляющая системы и средства автоматизации технологических процессов. За последние 10 лет на базе программных и технических решений фирмы введено в эксплуатацию более
110 систем, в основном, потенциально опасными процессами и агрегатами.
Общая численность составляет более 120 человек. Филиалы и представительства действуют в Тамбове, Новочеркасске, Россоши, Москве. Основные структурные единицы: департаменты АСУТП, отдел систем учета, департамент проектирования и производства, отделы программирования, группы тестирования, технической поддержки, технического обеспечения. Мы гордимся высокой квалификацией своих сотрудников, при этом ряд специалистов имеет 10-20-летний опыт разработки, пусконаладки и эксплуатации распределенных АСУ ТП.
ФИЛОСОФИЯ ФИРМЫ
В основании деятельности фирмы лежат 4 главных "кита":
- Надежность
- Гарантии
- Качество
- Поставка технических решений
Надежность - это значит, что мы применяем только надежные, апробированные технические средства. Мы никогда не идем на компромиссы по снижению надежности и качества в угоду снижения стоимости. Программное обеспечение - один из важнейших элементов АСУ ТП, поэтому мы делаем свои программные продукты таким образом, чтобы они не сбоили, не "зависали" и не "зацикливались".
Гарантии. Это означает, что мы всегда предоставляем гарантию на системы, разработанные на базе программных и технических средств, поставляемых нами. Мы гордимся тем, что многие Заказчики, особенно корпоративные, считают одним из важных преимуществ нашей фирмы быструю и эффективную работу по техническому сопровождению уже действующих систем, независимо от расстояний.
Качество. НПФ "КРУГ" является одной из первых в стране фирм, которая сертифицирована на соответствие требованиям стандарта ISO9000 системы качества применительно к проектированию, разработке и производству программно-технических комплексов для АСУ ТП (Сертификат №TGA-ZM-28-97-00.026 в международной системе DAR и сертификат № РОСС RU.ИС42.К00045 в системе ГОСТ Р).
Поставка технических решений. Мы не торгуем "россыпью" - мы предоставляем Заказчику комплексные технические решения проблем автоматизации. На фирме поддерживается специализация разработчиков АСУТП по отраслям. Глубокие знания технологии плюс опыт работы в пусконаладочных организациях позволяет нам детально вникать в проблемы Заказчиков и предлагать им, как правило, не одно, а несколько вариантов решения проблем. Окончательный выбор, естественно, остается за Заказчиком. Если же по какой-либо отрасли у нас нет специалистов, то мы прибегаем к помощи специализированных организаций или непосредственно к службам КИП и АСУ ТП Заказчика. Мы выполнили ряд очень сложных проектов практически "под ключ", начиная от разработки ПСД, поставки средств КИПиА, кабеля, монтажных и кроссовых шкафов, шкафов с контроллерами и заканчивая вводом системы в эксплуатацию и метрологической аттестации АСУТП.
ПРОДУКЦИЯ И УСЛУГИ
Основные виды продукции
- Программно-технический комплекс "КРУГ-2000". ПТК "КРУГ-2000" - первый на отечественном рынке средств автоматизации открытый сертифицированный ПТК, предназначенный для создания современных систем контроля и управления сосредоточенными и распределенными объектами. Кроме того, выпускаются модификации ПТК "КРУГ-2000/Т" и " КРУГ - 2000/Г " для коммерческого учета теплоресурсов и газов, а также для интеграции с учетом электроэнергии
- Интегрированная SCADA "КРУГ-2000" - полнофункциональный, открытый пакет программ для создания систем автоматизации (для ОС WINDOWS NT/2000/XP, а некоторые модули также для LINUX и
QNX).
- АСУ ТП "под ключ"
- Цифровой пневмоэлектропреобразователь ППМ
- Пультовые конструкции - оборудование для создания пультов оператора.
Услуги: обследование объекта и разработка ТЗ; разработка проектной документации; разработка заказного программного обеспечения; комплектация средствами КИПиА; инжиниринговые, шеф-монтажные и пусконаладочные работы; шеф-инжиниринговые и шеф- наладочные работы (для фирм-системных интеграторов); метрологическая аттестация; обучение персонала Заказчика; сопровождение систем.
СЕРТИФИКАТЫ И ЛИЦЕНЗИИ
НПФ "КРУГ" обладает коллекцией из более чем 20 сертификатов, лицензий, разрешений на продукцию и услуги.
Вот лишь некоторые из них:
- сертификаты Госстандарта РФ на ПТК "КРУГ-2000", "КРУГ-2000/Т", "КРУГ-2000/Г", на ППМ как средство измерения
- сертификаты соответствия Госстандарта РФ на всю выпускаемую продукцию
- разрешение Госгортехнадзора РФ на применение ПТК "КРУГ-2000" для автоматизации взрыво-пожароопасных производств, в том числе для систем противоаварийных защит и блокировок
- лицензии Госгортехнадзора РФ на проектирование, изготовление, монтаж и наладку систем автоматизации
- свидетельства об аккредитации фирмы в качестве поставщика РАО "ЕЭС России" и разрешение на применение.
- сертификаты на систему качества в системах сертификации DAR/TGA и ГОСТ Р.
|
