Системы автоматизации и контроля в нефтегазовом комплексе

Опубликовано в номере:
PDF версия
В системах автоматизации объектов нефтегазового комплекса оборудование компании «Мицубиси Электрик» ассоциируется у инженеров в основном с приводнои? техникои?. Деи?ствительно, преобразователи частоты японского промышленного концерна работают на многих отечественных предприятиях и за много лет снискали заслуженную репутацию исключительно надежнои? и добротнои? техники. Тем не менее, являясь одним из мировых лидеров по разработке и производству широкого спектра оборудования для автоматизации, компания Мицубиси Электрик может предложить для разработчиков и инженеров систем АСУТП гораздо больше. В статье рассматриваются отличительные особенности и характеристики оборудования для автоматизации «Мицубиси Электрик» с привязкои? к типовым объектам нефтегазового комплекса.

СИСТЕМЫ ЛОКАЛЬНОИ? АВТОМАТИКИ

К классу систем локальнои? автоматики применительно к объектам нефтегазового комплекса можно отнести системы автоматизации скважин (добывающих, нагнетательных, водозаборных), блоки местнои? автоматики куста скважин, систему автоматизации групповои? замернои? установки, блоки дозирования реагентов, станции управления насосными агрегатами и т. д. Из основных характеристик данного класса объектов АСУ ТП можно отметить небольшое количество сигналов ввода/вывода (не более 100), относительно невысокие требования к производительности, доступность по цене (естественно, не в ущерб надежности).
Исходя из перечисленных выше требовании? к системам локальнои? автоматики, с точки зрения применяемои? аппаратнои? платформы можно рекомендовать компактные контроллеры «Мицубиси Электрик» серии FX. Данныи? тип контроллеров обладает оптимальным соотношением необходимых функции?. Эти ПЛК построены по моноблочнои? концепции (блочно-модульные, БМ), базовыи? блок контроллера уже включает в себя систему питания, ЦПУ, систему ввода/вывода (дискретные и аналоговые сигналы), интерфеи?сы связи (Ethernet, RS-485), слот SD для карты памяти. При необходимости функции контроллера можно расширить под требования проекта, подключив дополнительные модули (рис. 1).

РИС. 1. Моноблочныи? ПЛК серии FX

РИС. 1. Моноблочныи? ПЛК серии FX

Все каналы системы ввода/вывода контроллера FX являются гальванически изолированными, что повышает защиту ПЛК от перенапряжении? и коротких замыкании?. Для разработчиков прикладного ПО можно отметить возможность создания защищенных от считывания и копирования «прошивок» контроллера с уникальными алгоритмами и ноу-хау (например, учет энергоресурсов, управление АГЗУ, СУ ШГН, кустовои? контроллер и т. д.). Для применения в задачах телемеханики контроллеры FX обладают возможностью организации и хранения локального архива данных большои? глубины на SD-card, а также возможностью удаленного перепрограммирования ПЛК (при достаточном уровне доступа при авторизации). Отдельно необходимо отметить применение контроллеров FX в станциях управления частотнорегулируемым приводом: для работы с преобразователями частоты «Мицубиси Электрик» в контроллерах FX предусмотрен готовыи? к использованию протокол и библиотека команд управления и диагностики частотного привода.

БЛОЧНО-МОДУЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ

К БМ-объектам нефтегазового сектора можно отнести такие технологические установки, как дожимные насосные станции (ДНС), установки предварительного сброса воды (УПСВ), установки подготовки нефти (УПН), компрессорные станции (КС), насосно-перекачивающие станции (НПС), блочные кустовые насосные станции (БКНС), резервуарные парки. Количество сигналов в системах АСУ ТП на объектах данного типа может насчитывать до 2 тыс. точек ввода/вывода. При этом система поддерживает большое количество аналоговых сигналов (давление, температура, уровень), а также контуров ПИД-регулирования (изменение уровня в сепараторах и отстои?никах, температурные режимы работы установок). Зачастую комплексная система автоматизации БМ объектов имеет распределенныи? характер и состоит из ряда взаимосвязанных подсистем. Например, для АСУ ТП резервуарного парка это могут быть подсистемы контроля уровня в резервуарах, эстакады слива/налива, узел коммерческого учета, насосная перекачки нефтепродуктов. Необходимо отметить, что технологические процессы на БМ-объектах носят непрерывныи? характер, установки должны бесперебои?но функционировать 24 ч в сутки. В связи с этим к системам автоматики предъявляются повышенные требования по надежности и функциональнои? готовности.

РИС. 2. Модульныи? контроллер серии SystemQ

РИС. 2. Модульныи? контроллер серии SystemQ

Учитывая вышеизложенные требования для систем АСУ ТП БМ-объектов, наиболее эффективно в качестве платформы автоматизации выглядит применение модульного контроллера «Мицубиси Электрик» серии System Q (рис. 2). Данныи? тип контроллеров отличается высокои? производительностью, масштабируемостью, а также возможностью построения резервированных систем автоматизации повышеннои? надежности.

РИС. 3. Варианты расширения системы ввода/вывода ПЛК SystemQ

РИС. 3. Варианты расширения системы ввода/вывода ПЛК SystemQ

Контроллер серии SystemQ обладает классическои? модульнои? архитектурои? с использованием базового шасси, и устанавливаемого на шасси набора функциональных модулеи? — питания, системы ввода/вывода и связи, ЦПУ. Под каждыи? проект есть возможность подобрать индивидуальную конфигурацию, наиболее оптимальным образом отвечающую техническим требованиям. Модульная конструкция определяет потенциал для масштабируемости системы: систему ввода/вывода можно расширять как локально, за счет установки шасси расширения, так и за счет подключения дополнительных удаленных станции? ввода/вывода (рис. 3). Для обеспечения расширения и модификации системы в будущем есть возможность резервировать пространство адресов и пустые слоты на шасси контроллера.

Среди всего разнообразия различных функциональных модулеи? ПЛК SystemQ применительно к задачам управления непрерывными процессами можно выделить:

    • специализированныи? модуль ПИД-регулирования (с поддержкои? многоуровневого каскадного регулирования и функциеи? автонастрои?ки);
    • модуль для обработки аналоговых сигналов повышеннои? точности (32 разряда, 0,05% приведеннои? погрешности);
    • модуль математического сопроцессора (softPLC), поддерживающего программирование сложных алгоритмов на языках высокого уровня (CC++).

РИС. 4. Резервированная архитектура ПЛК SystemQ

РИС. 4. Резервированная архитектура ПЛК SystemQ

Отдельно необходимо отметить функции контроллера SystemQ относительно обеспечения непрерывного режима работы технологических установок. Для повышения функциональнои? готовности системы АСУ ТП контроллеры SystemQ поддерживают режим горячего резервирования методом дублирования при котором параллельно работает пара ПЛК «основнои?/резервныи?». Резервирование осуществляется на уровне системы питания, модуля ЦПУ и коммуникационных модулеи? (рис. 4). В случае возникновения сбоя в основном ПЛК происходит автоматическии? безударныи? переход на резервную систему (время переключения составляет 22 мс и незаметно для технологического процесса). Также контроллеры SystemQ поддерживают режим «горячеи?» замены модулеи? ввода/вывода (так называемыи? hot-swap), без остановки программы ПЛК и, соответственно, без останова работы установки.

Контроллеры SystemQ являются полностью открытои? платформои?, поддерживающеи? большинство популярных на сегодня протоколов информационного обмена (Ethernet, Profibus, CCLink, Modbus). Благодаря этому системы АСУ ТП, построенные на платформе SystemQ, без особых проблем встраиваются в уже существующие на предприятии системы автоматизации, а также интегрируют в себя подсистемы АСУ ТП других производителеи?.

Программирование ПЛК осуществляется на промышленных языках программирования стандарта МЭК61131-3, включая язык функциональных блоков и структурированного текста.

СИСТЕМЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ

Каждыи? современныи? объект автоматизации должен обеспечивать функции интерфеи?са с оператором (по месту) и системои? верхнего уровня (диспетчеризация). Компания «Мицубиси Электрик» готова предложить разработчикам и инженерам решения для различных уровнеи? визуализации процесса и обеспечения человеко-машинного интерфеи?са (HMI).

РИС. 5. Сенсорные панели оператора GOT2000

РИС. 5. Сенсорные панели оператора GOT2000

Локальные сенсорные панели оператора от «Мицубиси Электрик» серии GOT обеспечивают возможность работы и обслуживания технологическои? установки по месту (рис. 5). Оператор имеет возможность при помощи мнемосхем и графиков контролировать ход процесса, определять задания и уставки, считывать диагностическую, предупредительную и аварии?ную информацию по системе автоматизации.

Новая серия панелеи? GOT2000 стала еще удобнее в пользовании, так как разработчики внедрили в сенсорныи? экран поддержку технологии MultiTouch. Благодаря этому оператор может, по аналогии с работои? на планшете, простым движением пальцев изменять масштаб изображения объектов на панели (графики, сообщения, мнемосхемы), делать прокрутку трендов.

Зачастую, помимо самои? сенсорнои? панели непосредственно на стои?ке автоматики, оператору также желательно получать информацию о процессе на установленном в диспетчерскои? АРМе. Когда нет необходимости в полноценнои? SCADA-системе, то можно ограничиться установкои? на АРМ виртуальнои? панели оператора GOT, которая будет полностью дублировать на экране монитора функции основнои? панели.

РИС. 6. Видеостена «Мицубиси Электрик» в диспетчерском пункте

РИС. 6. Видеостена
«Мицубиси Электрик» в диспетчерском пункте

Если же на объекте автоматизации требуется организовать полноценныи? сбор, хранение и отображение информации о ходе технологического процесса, то тогда, безусловно, требуется установка полноценнои? системы мониторинга и диспетчеризации, к примеру, такои? как SCADA-система MAPS от «Мицубиси Электрик».

Являясь полноценнои? SCADA-системои?, MAPS обладает рядом отличительных свои?ств:

    • объектно-ориентированная модель, позволяющая создавать и тиражировать в проектах типовые объекты АСУ ТП (скважины, насосные станции, сепараторы и т. д.);
    • поддержка изменения конфигурации и добавления новых объектов в реальном времени, благодаря чему достигается масштабирование проекта;
    • поддержка драи?веров ПЛК большинства мировых производителеи? средств автоматизации;
    ???• поддержка специализированного протокола телемеханики DNP3 с передачеи? данных с меткои? времени и загрузкои? данных после обрыва связи;
    • интеграция с системои? разработчика ПЛК GXWorks, т. е. возможность автоматическои? генерации и отладки кода ПЛК прямо из проекта SCADA (только для ПЛК «Мицубиси Электрик»).

При этом существуют три архитектуры построения SCADA системы MAPS:

    • для простых применении? с ограничением до двух АРМ и до 1500 точек (физических сигналов ввода/вывода);
    • классическая клиент-серверная архитектура с одновременным подключением множества числа АРМ и точек ввода/вывода (количество ограничивается только лицензиеи?);
    • резервированная архитектура с дублированными основными серверами.
    В зависимости от масштаба проекта информация о технологическом процессе со SCADA-системы может выводиться как на стандартные LCD-мониторы, так и на видеостену, состоящую из специализированных LCD-панелеи? либо из матрицы видеокубов, которые также производит концерн «Мицубиси Электрик» (рис. 6).

***
Обладая полнофункциональнои? линеи?кои? надежного и современного оборудования АСУ ТП, компания «Мицубиси Электрик» стремится развивать взаимовыгодное сотрудничество с отраслевыми системными интеграторами и производителями комплектного оборудования, чтобы совместно разрабатывать и предлагать нефтегазовым предприятиям системы автоматизации различного уровня и масштаба, начиная от локальных систем автоматики и заканчивая комплексными системами АСУ ТП технологических установок.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *