Внедрение системы автоматизации рабочего места оператора нефтебазы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Глава 1. Средства/системы/технологии автоматизации в нефтегазовой промышленности

1.1 Характеристика организации

1.1.1 Планирование производства

1.1.2 Оперативно-диспетчерское управление

1.1.3 Производственный учет и согласование материальных балансов

1.1.4 Контроль качества

1.2 Опциональный анализ системы АСУ ТП

1.2.1 Цели создания АСУ ТП

1.2.2 Основное назначение АСУ ТП

1.2.3 Основных технологические участки управления и контроля АСУ ТП 16

1.2.4 Архитектура АСУ ТП

1.3 АСУ ТП нефтеперекачивающих станций, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов

Глава 2. Внедрение системы автоматизации рабочего места оператора нефтебазы

2.1 Краткий обзор технических средств для промышленной автоматизации

2.2 Концепция построения информационной системы производства на базе Proficy

2.3 Анализ разработки автоматизации узлов учета нефти автоматизированного рабочего места оператора нефтебазы

Глава 3. Анализ преимуществ внедренного комплекса информационной системы производства

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Актуальность. В настоящее время в России в эксплуатируется от 3,5 до 4 тысяч нефтебаз. Большая часть из них проработала 20-30 лет и более. Естественный физический износ оборудования, устаревшая технология, состояние очистных сооружений и пожарной безопасности неминуемо ставит перед владельцами вопрос о проведении реконструкции. Необходимость модернизации связана не только с требованиями по соблюдению экологической и производственно-технологической безопасности, но и с эффективностью (конкурентоспособностью) и безопасностью ведения бизнеса. К этому можно добавить, что первичная учетная информация о движении нефтепродуктов на нефтебазах и терминалах, зачастую, формируется вручную, а так же вручную осуществляется большинство технологических операций по проведению измерений. Ручная система проведения измерений и учета нефтепродуктов напрямую зависит от «человеческого фактора» и создает предпосылки как для ошибок, так и для несанкционированного вмешательства в процесс составления и представления отчетной информации о товарообороте предприятия.

Погрешность измерений при сливе и наливе нефтепродуктов в развитых странах мира сегодня не превышает 0,25%, в то время как ручные измерения обеспечиваются с точностью теоретически 0,8%, а практически 1,5% и сильно зависят от человеческого фактора. Простая оценка годовых потерь нефтебазы только за счет точности измерения убедительно показывает экономическую необходимость и целесообразность автоматизации.

С 1998 года надзор за нефтебазами осуществляет Госгортехнадзор России. Большинство нефтебаз, на тот момент, да и сейчас не соответствует требованиям Госгортехнадзора. Однако нефтебазы не закрывают, поскольку заменить их нечем. Предприятия постоянно платят штрафы, с большим трудом получают лицензии на свою деятельность и являются объектами пристального внимания со стороны природоохранных органов.

По мере строительства новых нефтебаз, проведения реконструкций на существующих предприятиях и увеличения конкуренции на рынке распределения и перевалки нефтепродуктов, перед технически и технологически устаревшими предприятиями все острее встает вопрос сохранения конкурентоспособности.

Все сказанное выше убедительно показывает необходимость проведения реконструкции нефтебаз, включающей в себя такие важнейшие части, как автоматизация технологических процессов и внедрение системы товарного учета с применением электронного документооборота.

Помимо значительного упрощения и ускорения технологических операций по приему и отпуску нефтепродуктов, снижаются потери за счет точности измерений и оперативности и достоверности ведения товароучетных операций.

Только применение современных средств автоматизации позволяют руководителям предприятия организовать эффективное управление и своевременно получать достоверную информацию о его работе.

Цель дипломной работы Ї автоматизация рабочего места товарного оператора нефтебазы на основе автоматической системы управления технологическим производством (АСУ ТП) на примере ОАО НК «РН-Ямал Нефтепродукт».

Задачи, требующие разработки:

- Охарактеризовать средства/системы/технологии автоматизации в нефтегазовой промышленности;

- Спроектировать АРМ;

- Проанализировать повышение эффективности работы предприятия на основе систем автоматизации рабочего места оператора нефтебазы на примере ОАО НК «РН-Ямал Нефтепродукт».

Глава 1. Средства, системы, технологии автоматизации в нефтегазовой промышленности

1.1 Эффективность производства

автоматизация рабочий оператор нефтебаза

1.1.1 Планирование производства

Наиболее интересная и перспективная на сегодняшний день область в сфере автоматизации нефтегазовой промышленности является, пожалуй, область автоматизации производственного процесса. В условиях жесткой конкурентной борьбы и быстроменяющейся рыночной ситуации ключевой областью деятельности требующего максимального пристального внимания становится эффективность производства. В данной статье пойдет речь о системах автоматизации направленные на повышение эффективности производства в нефтегазовой промышленности.

Как правило, под эффективностью производства подразумевается достижение оптимальности в показателях порой совершенно противоречащих друг другу - снижение себестоимости продукции, одновременно соблюдение все нормативов и сроков и непрерывное повышение качества. Именно для этих целей используются современные средства, системы и технологии автоматизации в нефтегазовой промышленности - так называемые системы автоматизации класса MES (Manufacturing Executing System).

Существует "стандартное" определение MES, как автоматизированной системы управления и оптимизации производственной деятельности, которая в режиме реального времени инициирует, отслеживает, оптимизирует и документирует производственные процессы от начала выполнения заказа до выпуска готовой продукции (определение MESA International). Не умаляя данное определение, позволим себе определить MES в нефтегазовой промышленности как информационную систему, поддерживающую выполнение всех функциональных задач по планированию, контролю, учету и анализу всего производственного процесса на всех его этапах и направленную на достижение максимального экономического эффекта от производственной деятельности нефтегазового предприятия.

За более чем 10-летнюю историю успешной реализации проектов создания систем эффективного управления производством нефтегазовых предприятий выработана концепция, заключающаяся в автоматизации конкретных бизнес-процессов контроля, управления и анализа производства. Список выделенных бизнес-процессов эффективного управления производством выглядит следующим образом:

· Оперативно-диспетчерское управление

· Производственный учет и согласование материальных балансов

· Контроль качества

· Учет и анализ производства и потребления теплоэнергетических ресурсов

· Контроль состояния технологического оборудования

· Планирование производства

· Фактический анализ производственного процесса

Любой вид производственной деятельности начинается с составления планов. Для этих целей используются специализированные производственные модели. Планирование осуществляется в программном модуле I-OPP. В соответствии с объемным планом на месяц, ограничениями по свободным емкостям в резервуарных парках и текущим состоянием технологических установок рассчитывается суточный производственный план выработки компонентов и готовой продукции по каждой технологической установке (Рис.1). Модуль Оперативно-диспетчерского управления производством обеспечивает своевременную доставку информации о происходящих событиях и отклонениях от составленного оперативного плана. В результате все процессы, происходящие на производстве, становятся прозрачными.



Рис. 1. Оперативное планирование производства

1.1.2 Оперативно-диспетчерское управление

Автоматизация бизнес-процесса оперативно-диспетчерского управления обеспечивает выполнение следующих функций:

· Мониторинг загрузки технологических мощностей, регистрация и оповещение об отклонениях технологического процесса от заданных режимов и нормативов

· Расчет отклонения факта от производственного плана в реальном времени

· Учет движения сырья, полуфабрикатов и готовой продукции по предприятию

· Контроль остатков в резервуарных парках

· Запись и контроль выполнения распоряжений диспетчера

· Формирование производственной отчетности

Для реализации приведенных функций базовый модуль диспетчерского управления аккумулирует производственную информацию с низового уровня автоматизации в реальном масштабе времени и преобразует их в имеющие смысл производственные события. Специализированный модуль учета движения нефтепродуктов I-OMS обеспечивает динамический учёт направлений и потоков передачи сырья, полуфабрикатов и готовой продукции по предприятию, динамический учёт состояния резервуарных парков и предоставление сведений о незавершенном производстве.

Модуль контроля технологических режимов I-PDM реализует анализ всех зарегистрированных отклонений режимов от заданных и обеспечивает разделение отклонений на значимые и нет (Рис. 2). Определение значимости отклонений осуществляется по степени воздействия отклонений на ключевые показатели производства. Ключевые показатели производства определяются производственным отделом и во время эксплуатации системы могут быть изменены. К ключевым показателям производства относятся:

· Коэффициенты отбора продуктов из сырья по установкам

· Глубина переработки по предприятию, производствам, цехам

· Отклонение выработки полуфабрикатов и готовой продукции от плана

· Скорость изменения остатков сырья, полуфабрикатов и готовой продукции

· Удельное потребление всех видов теплоэнергетических ресурсов

· Отклонение качества выпускаемых полуфабрикатов и готовой продукции

· Запас качества по готовой продукции

· Величина безвозвратных потерь



Рис. 2. Контроль нарушений технологических режимов

I-RS - специализированный сервер отчетов обеспечивает формирование производственной отчетности на основе созданных шаблонов. Все отчеты автоматически обновляются с настраиваемой дискретностью. Существующие шаблоны отчетов:

· Режимные листы

· Сводные отчеты о работе предприятия

· Остатки на складах

· Отклонение от плана по технологическим мощностям

· Сводки по качеству

· Любые специализированные отчеты произвольной формы

1.1.3 Производственный учет и согласование материальных балансов

Реализация функциональности производственного учета заключается непрерывном отслеживании выполнения производственных планов, согласования поступающих данных и расчет материальных балансов, формирование отчетов план/факт, включающие автоматизированный анализ причин отклонений за смену, сутки, месяц. (Рис. 3).

Рис. 3. Производственный учет и согласование материальных балансов

Помимо всего этого, выполняются следующие функции:

· Расчет согласованных материальных балансов за сутки, декаду, месяц и т.д.

· Расчет объемных и энергетических балансов

· Определения фактических потерь

· Обнаружение погрешностей измерения коммерческих приборов учета

· Планирование оптимальной модернизации приборов учета

· Обеспечения согласованным балансом соответствующие модули бизнес-системы

1.1.4 Контроль качества

Качество готовой продукции наряду с себестоимостью является наиболее эффективным конкурентным преимуществом. Для целей непрерывного контроля и анализа качества используется модуль "Лабораторно-информационная система I-LDS" (Рис. 4.).

Рис. 4. Лабораторно-информационная система.

I-LDS обеспечивает:

· Автоматизацию бизнес-процессов деятельности лабораторий в соответствии с требованиями:

o к компетенции испытательных лабораторий (ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000);

o к точности (правильности и прецизионности) методов и результатов измерений (ГОСТ Р ИСО 5725-2002, ч. 1-6, включая МИ 2335-2003).

· Создание единого источника достоверных и оперативных данных по контролю качества продукции, передаваемой на различные уровни управления предприятием, на основе автоматизированной базы данных.

· Автоматизация управления данными лабораторного контроля:

o Сокращение временных затрат сотрудников лабораторий на определение и обработку результатов испытаний, снижение вероятности ошибок при проведении этих операций.

o Ускорение процесса передачи данных лабораторного контроля пользователям различных уровней.

o Снижение трудозатрат персонала лабораторий на ведение лабораторных журналов и формирование внутренних отчетов, а так же исключение за счет этого вероятности искажения информации при переносе ее из документа в документ.

o Снижение трудозатрат персонала лабораторий на формирование периодических отчетных документов, содержащих данные по качеству, и исключение дублирующих отчетных форм.

· Повышение надежности хранения данных по контролю качества и оперативности доступа к ним, минимизация неэффективного бумажно-курьерского и телефонного обмена информацией между подразделениями предприятия.

· Обеспечение данными о качестве других подсистем, включая АСУТП и АСУП.

Учет и анализ производства и потребления теплоэнергетических ресурсов В настоящие время стоимость теплоэнергетических ресурсов в структуре себестоимости готовой продукции занимает все большую часть - именно поэтому автоматизация бизнес-процессов учета и анализа производства и потребления теплоэнергетических ресурсов несет огромный экономический эффект. Модуль I-EMS реализует следующие функции:

· Интеграция разнородных и территориально распределенных источников информации о потреблении теплоэнергетических ресурсов.

· Ручной ввод информации по потреблению теплоэнергетических ресурсов (планиметрирование).

· Мониторинг производства и потребления энергоресурсов в режиме реального времени.

· Учет потребления теплоэнергетических ресурсов по видам и технологическим объектам.

· Расчет согласованного суточного и месячного баланса по видам теплоэнергетических ресурсов.

· Планирование потребление теплоэнергетических ресурсов.

· Ведение нормативно- справочной информации.

· Автоматизированное формирование отчетов.

· Представление оперативных и достоверных данных в бизнес систему.

Задача контроля состояния основного технологического оборудования включает в себя выполнения следующих функций:

· Учет наработки оборудования (моточасы) компрессоров, насосов, колон и др.

· Учет причин простоя оборудования

· Анализ предаварийных состояний оборудования по косвенным признакам

· Передача исходных данных для расчета плана ремонтов модули бизнес системы Решение этой задачи помогает приблизиться к проведению ремонтов и технического обслуживания оборудования "по состоянию", что также приносит ощутимый экономический эффект.

Наиболее значимой функциональностью решения является аналитика в реальном времени, проходящая сквозной нитью через все модули и функции. Во всех проектах использует подход к управлению производством на базе ключевых показателей эффективности, позволяющих по нескольким совокупным критериям следить за текущими тенденциями во всех областях производственного процесса. Так например, для выполнения финансового анализа затрат на выполнение производственных процессов успешно переменяется метод Activity Based Costing (ABC) суть которого состоит в том, что расходы предприятия привязываются к точкам его активности. Применительно к производству это означает привязку издержек к конкретным производственным процессам (контроль качества полуфабрикатов и готовой продукции, их транспортировка, технологические операции, контроль удельных показателей). Строится точная динамическая модель производства, обеспечивающая данные для калькуляции текущих затрат как в привязке к конкретным рабочим местам, так и в разрезе отдельных выполняемых заказов.

1.2 Опциональный анализ системы АСУ ТП

1.2.1 Цели создания АСУ ТП

? Повышение эффективности управления и контроля технологических процессов;

? Снижение потерь нефтепродуктов на этапах приема, хранения и отгрузки за счёт повышения точности измерения и учета;

? Получение своевременной и достоверной информации о ходе технологического процесса и состоянии оборудования;

? Повышение эффективности работы эксплуатационного персонала

? Оперативная локализация и блокировка аварийных участков и аварийного оборудования;

? Повышение надежности и долговечности эксплуатации технологического оборудования;

? Повышение безопасности технологического процесса и обеспечение безаварийной и бесперебойной работы нефтебазы.

1.2.2 Основное назначение АСУ ТП

? Автоматическая противоаварийная защита и защита технологического оборудования;

? Автоматическая предупредительная сигнализация о предаварийных и аварийных ситуациях;

? Визуальное отображение подробной информации о ходе технологического процесса на экране рабочей станции оператора (диспетчера);

? Дистанционное автоматизированное и автоматическое управление технологическим процессом;

? Дистанционный мониторинг, контроль и регистрация изменений параметров технологического процесса и параметров нефтепродуктов.

1.2.3 Основных технологические участки управления и контроля АСУ ТП

? Сливо-наливные эстакады и причалы для перевалки нефтепродуктов.

? Насосные станции.

? Резервуарные парки.

? Вспомогательные системы, такие как: канализационные насосные станции, система вентиляции, освещение и др.

1.2.4 Архитектура АСУ ТП

АСУ ТП распределительных нефтебаз и перевалочных терминалов представляет собой трехуровневую систему (Схема 1).

Рис. 5. Архитектура АСУ ТП

Первый (нижний) полевой уровень системы автоматизации включает КИП и А, а также исполнительные устройства управления, пульты сигнализации и местного управления которые расположены на территории терминала.

Второй (средний) уровень состоит из 2-х подсистем:

? Подсистема противоаварийных защит (ПАЗ).

? Подсистема управления технологическим оборудованием.

Для связи с технологическими объектами управления в каждой подсистеме предусмотрены программируемые логические контроллеры (ПЛК). ПЛК монтируются в шкафах автоматики управления и, как правило, размещаются в помещении операторной.

ПЛК обеспечивают:

? сбор информации с полевого оборудования, входящего в АСУ ТП;

? обработку и передачу информации о состоянии объектов на верхний уровень системы;

? автоматическое регулирование и управление технологическим оборудованием и контроль его работы;

? прием информации с верхнего уровня управления и формирование управляющих воздействий на электроприводы исполнительных механизмов.

Третий (верхний) уровень включает в себя:

? автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов на базе персональных компьютеров со SCADA-системой операторского управления и сервера ввода/вывода, который требуется если количество АРМ больше 5-7 шт.;

? сервер баз данных (БД), если используется автоматизированная система оперативного или коммерческого учета.

В небольших системах управления функции сервера ввода/вывода и сервера базы данных выполняет один из персональных компьютеров АРМ оператора или диспетчера.

1.3 АСУ ТП нефтеперекачивающих станций, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов

Применение iFIX - программного обеспечение верхнего уровня, разработанное на основе SСADA-пакета FIX

Системный интегратор Эмикон. Используются ПЛК ЭК-2000.

· Нефтеперекачивающая станция (НПС) "Ухта-1" г. Ухта ОАО "Северные магистральные нефтепроводы"

· НПС "Коромыслово", ОАО "Верхневолжскнефтепровод"

· НПС "Самара", ОАО "Приволжские магистральные нефтепроводы"

· НПС "Демьянская - 4", АО "Сибнефтепровод"

· НПС "Родионовская-2", АО "Черномортранснефть"

· НПС "Кедровая-1", АО "Сибнефтепровод"

· НПС "Никольское-3", ОАО МН "Дружба"

· НПС "Махачкала", АО "Черномортранснефть"

· Система пожаротушения НПС "Муген", АО "Сибнефтепровод"

· НПС "Клин - 1", ОАО МН "Дружба""

· НПС "Занзеватка ", ОАО "Верхневолжские магистральные нефтепроводы"

· НПС "Москаленки, ОАО "Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. Д.А. Черняева"

· НПС "Юргамыш", ОАО "Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. Д.А. Черняева"

· Тихорецкий резервуарный парк, АО "Черномортранснефть"

Системный интегратор Авитрон-Ойл. Используются ПЛК Modicon TSX Quantum

· Контроль и управление работой насосных агрегатов на нефтеперекачивающих станциях

· "Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы"

· "Сибнефтепровод"

Системный интегратор Системотехника-НН. Используются ПЛК Modicon TSX Quantum

· Контроль и управление работой насосных агрегатов на нефтеперекачивающих станциях

· "Северо-Западные магистральные нефтепроводы"

Система автоматизации НПС "Самара-1"

Ввод в эксплуатацию системы автоматизации нефтеперекачивающей станции (СА НПС) "Самара-1" является реализацией программы модернизации нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов, входящих в систему АК "Транснефть". Системы, аналогичные ниже описанной, действуют более чем на сорока НПС. СА разработаны, спроектированы и внедрены ЗАО "Эмикон" (Москва).

СА НПС предназначена для контроля, защиты и управления оборудованием головной НПС с емкостью -- "Самара-1" нефтепровода Самара-Тихорецк, автономного поддержания заданного режима работы насосной станции и его изменения по командам с пульта оператора НПС и из вышестоящего уровня управления -- районного диспетчерского пункта (РДП).

Функции системы

· анализ режимов технологического оборудования;

· контроль технологических параметров;

· управление (открытие, закрытие, стоп) и контроль станционных и агрегатных задвижек;

· контроль режимов перекачки, готовности магистральных и подпорных насосных агрегатов к запуску;

· обработка предельных значений параметров по агрегату;

· управление (программный и кнопочный пуск, программное и кнопочное отключение) и контроль магистральных и подпорных насосных агрегатов;

· задание уставок регулирования;

· регулирование давления на входе и выходе НПС;

· управление вспомогательными системами; управление (пуск, отключение) и контроль агрегатов вспомогательной системы и вспомогательных сооружений;

· контроль и сигнализация пожара;

· автоматическое пожаротушение;

· обработка измерений и контроль достоверности измеряемых параметров;

· отображение информации и документирование, формирование кадров отображения ТП, отображение информации от системы учета электроэнергии на панели оператора, табличных форм представления информации, форм печати оперативных сообщений, архивных данных, отчетных документов.

Состав системы

Нижний уровень включает в себя датчики и вторичные преобразователи, а также показывающие приборы и органы управления, устанавливаемые на приборных щитах и отдельно по месту.

В состав верхнего уровня входят ПЛК серии ЭК-2000 фирмы Эмикон, а также АРМ оператора на базе SCADA-системы FIX компании GE Fanuc. Контроллеры и ПК объединены в ЛВС.

Верхний уровень СА НПС обеспечивает:

· сбор информации от преобразователей сигналов нижнего уровня;

· фильтрацию, линеаризацию и масштабирование входных аналоговых сигналов;

· автоматическое управление технологическим оборудованием НПС;

· мониторинг ТП;

· оперативное управление ТП;

· архивацию событий нижнего уровня и действий оператора;

· связь с РДП.

Устройство и работа системы

СА является многофункциональным, многоканальным продуктом. Функции контроля обеспечивают непрерывный мониторинг значений технологических параметров, параметров состояния оборудования и окружающей среды в помещениях. Функции управления предусматривают программный пуск и остановку каждого магистрального и подпорного насосного агрегата, а также дистанционное и автоматическое управление вспомогательными системами, запорной и коммутационной аппаратурой. Функции защит предполагают отключение магистральных и подпорных насосных агрегатов, закрытие задвижек подключения НПС, отключение вспомогательных систем (маслосистемы, систем вентиляции, насосов откачки утечек и погружного насоса и др.) в зависимости от значений технологических параметров, параметров состояния оборудования и тревожной сигнализации.

Программное обеспечение верхнего уровня, разработанное на основе SСADA-пакета FIX, реализует отображение информации на экранах мониторов ПК (видеокадры, табличные формы, графики) для выполнения технологического мониторинга, формирования трендов по измеряемым параметрам, формирования архивной информации, файлов журнала событий и системного журнала, команд управления с пульта оператора-технолога.

Система автоматически сохраняет необходимые данные о технологических параметрах, поступивших сообщениях о событиях и действиях оператора для последующего анализа событий процесса. Время хранения истории событий -- 182 дня. Кроме того система формирует необходимый набор сводок и отчетов о состоянии технологического оборудования, которые могут быть просмотрены на экране и, при необходимости, распечатаны. Система также обеспечивает сбор и долгосрочное хранение трендов всех технологических параметров. Все необходимые для работы программы включаются автоматически при запуске системы и не требуют вмешательства при работе.

АСУТП перекачивающих станций нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.

АСУТП перекачивающих станций нефтепроводов и нефтепродуктопроводов предназначена для централизованного контроля, защиты и управления оборудованием НПС, обеспечения автономного поддержания заданных технологических параметров и их изменения по команде оператора или диспетчера районного диспетчерского пункта (РДП). Система разработана и внедрена компанией ОАО “Нефтеавтоматика“ (Уфа).

Функции системы

· защита оборудования НПС;

· регулирование технологических параметров производственного процесса;

· контроль и анализ заданных режимов работы;

· отображение и регистрация информации;

· составление отчетов и сводок;

· ведение архива событий;

· обмен информацией с локальными автономными подсистемами автоматизации (вибрации, загазованности, пожаротушения);

· сбор данных с систем автоматизации объектов НПС -- энерго-, тепло- и водоснабжения.

Архитектура системы

АСУТП перекачивающих станций нефтепроводов и нефтепродуктопроводов имеет трехуровневую структуру.

Нижний уровень включает в себя исполнительные механизмы, датчики технологических параметров со стандартным электрическим или цифровым выходом, вторичные преобразователи, регистрирующие приборы, блоки ручного управления, устройства световой и звуковой сигнализации.

Средний уровень (устройства связи с объектами) включает в себя программно-аппаратные модули на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК), устройства ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, искробезопасные барьеры, коммуникационные модули, сетевое оборудование.

Верхний уровень системы включает в себя автоматизированное рабочее место оператора с горячим резервом. Компьютеры объединены в локальную сеть Ethernet с возможностью подключения к системе дополнительных клиентских мест.

Программное обеспечение

Программное обеспечение выполняет функции сбора, обработки, хранения, управления, передачи и представления данных в соответствии с задачами системы автоматизации.

В состав ПО входит

· базовый комплект программ для разработки прикладного ПО (iFIX, Concept);

· прикладное ПО -- базовый комплект программ, предназначенных для автоматизации описания параметров, набора стандартных логических и вычислительных функций, развитого визуально-графического инструментального пакета;

· операционная система Windows 2000, Windows 2003 Server.

Прикладное ПО обеспечивает

· функционирование распределенной системы с возможностью расширения выполняемых функций без изменения структуры программного обеспечения;

· работу системы автоматизации НПС автономно, в локальной сети и в составе многоуровневой автоматизированной системы управления транспортом нефти;

· поддержку 100% резервирования вычислительной части АСУТП НПС и коммуникационных каналов связи, заложенных конструктивно;

· поддержку сетевого обмена с оборудованием сторонних производителей по стандартным протоколам обмена данными.

Прикладное ПО подразделяется на ПО Управляющего контроллера и ПО АРМ Оператора.

ПО Управляющего контроллера обеспечивает

· концепцию единого типового проекта в рамках АК "Транснефть";

· использование конфигурирования с верхнего уровня для настройки аналоговых сигналов;

· диагностику исправности средств самой микропроцессорной АСУТП; регулирование давления по PID-закону;

· полный цикл управления и выявление неисправностей технологического оборудования;

· формирование оперативных сообщений.

АРМ Оператора обеспечивает

· прием информации о состоянии объекта с контроллера по резервированным полевым шинам Modbus Plus либо Ethernet;

· диагностику состояния оборудования, входящего в комплекс АСУТП;

· мониторинг и оперативное управление технологическим процессом;

· архивацию событий, действий оператора и команд управления, принимаемых с различных уровней АСУТП;

· формирование баз данных, текущих и архивных сводок технологических процессов;

· формирование трендов измеряемых параметров;

· предоставление оперативной справочной информации по функционированию ПО;

· возможность отображения в реальном масштабе времени всех автоматизируемых технологических схем на экране монитора в виде мнемосхем с изображением функционально объединенного участка или всего технологического процесса;

· система защиты доступа.

Глава 2. Внедрение системы автоматизации рабочего места оператора нефтебазы

2.1 Краткий обзор программных и технических средств для промышленной автоматизации

В области аппаратного обеспечения для систем промышленной автоматизации компания GE Fanuc серьезно расширила перечень выпускаемого оборудования и в соответствии с современным уровнем развития вычислительной и микропроцессорной техники обновила линейки уже популярных изделий. Теперь пользователю предлагается широкий перечень готовых решений для задач промышленной автоматизации: от компактных и экономичных программируемых логических микроконтроллеров до современных программируемых автоматизационных контроллеров и промышленных ПК с открытой архитектурой.

Линейка промышленных контроллеров GE Fanuc

Контроллеры Durus

DURUS является доступным контроллером нижнего уровня со встроенным операторским интерфейсом (LCD 4х12 символов, 8 программируемых клавиш, 17 пользовательских экрана). Компания GE Fanuc предлагает целый ряд ПЛК, коммуникационных опций и комбинаций каналов ввода/вывода: с наличием или отсутствием операторского интерфейса, возможностью подключения модулей расширения (до 3-х дискретного ввода, 1 аналогового и общим количеством каналов до 44), высокоскоростных счетчиков и выходов ШИМ.

Операторские панели DataPanel

Операторские панели VersaMax DataPanel идеальны для широкого диапазона приложений: начиная от доступа к простому таймеру/счетчику/регистру до отображения полнотекстовых сообщений с цифровой клавиатурой. Все панели VersaMax предварительно запрограммированы для быстрого доступа к ПЛК VersaMax Nano/Micro без пользовательского конфигурирования. Тип дисплея LCD с подсветкой. Рабочая температура 0…+50оС, исполнение NEMA 4, ПО DataDesigner.

Контроллеры PACSystems RX7i

Созданный на основе стандартной открытой архитектуры контроллер RX7i является первым из семейства программируеммых контроллеров PACSystems. RX7i совмещает единое ядро управления и универсальную среду программирования, чтобы обеспечить независимость приложений по отношению к различным аппаратным платформам. Предназначенный для поддержки приложений среднего и высшего уровня контроллер RX7i идеально подходит для интегрированных решений, требующих открытой архитектуры, большого объема памяти, распределенных систем ввода/вывода и высокой производительности.

В качестве ЦП контроллеров PACSystems RX7i используются процессоры Intel Celeron и Pentium III, которые имеют большой объем памяти, обеспечивают быстрое выполнение команд и возможность модернизации в соответствии с будущими технологиями. Имеющиеся ЦП контроллеров RX7i обладают памятью различных размеров, производительностью и улучшенными функциональными возможностями, включая программную конфигурацию памяти данных и программ. В ЦП контроллеров PACSystems наряду с энергонезависимой флэш-памятью также предусматриваются 1 или 8 Ггб оперативной памяти для сохранения данных и программ.

Крейты

Крейты контроллеров PACSystems RX7i задают темп развития новейших технологий в области ПЛК. Они поддерживают новые мощные модули питания и высокопроизводительные ЦП PACSystems. Шина VME64 обеспечивает полосу пропускания до 4 раз большую, чем у имеющихся систем на основе VME благодаря чему ввод/вывод данных осуществляются быстрее. Шина VME64 поддерживает все стандартные модули VME, в т.ч. модули ввода/вывода Series 90-70 и модули VMIC

QuickPanel View & Control

Панель оператора QuickPanel Control спроектирована таким образом, что комбинация яркого цветного или монохромного сенсорного экранов и широких коммуникационных возможностей в совокупности с программным обеспечением Proficy удовлетворяет всем необходимым требованиям приложений контроля и визуализации в среде ОС реального времени Windows CE.NET. Интерфейс оператора представляет собой сенсорный дисплей, совмещенный с ПО Proficy™ Machine Edition, что позволяет снизить время разработки, а наличие коммуникационных портов - подключаться к различным сетям.

Панель оператора

Панель оператора

QuickPanel Control сочетает визуализацию и управление в одной платформе для обеспечения максимальной производительности и ценовой эффективности. Посредством интеграции семейства сенсорных дисплеев QuickPanel View с ПО Proficy Machine Edition Development PC для Windows CE.NET QuickPanel Control сочетает гибкую масштабируемую производительность на мощной аппаратной платформе. Интуитивная оболочка программного обеспечения Proficy Machine Edition помогает уменьшить время разработки, при этом связь с другими устройствами упрощается благодаря интерфейсам Ethernet и Fieldbus. Защита передней панели IP65. Рабочая температура 0-50° С, влажность 5-95%

Система ввода/вывода VersaPoint

Распределенная система ввода/вывода VersaPoint обеспечивает максимум возможностей при своей компактности и гибкости и позволяет пользователям устанавливать точное количество каналов ввода/вывода, необходимое для каждого приложения. Оставаясь верным открытым стандартам связи, включая Ethernet, Profibus-DP и DeviceNet, VersaPoint легко связывается с широким диапазоном ПЛК, DCS (распределенная система управления) и систем управления на основе ПК.

Система ввода/вывода

Устройство сетевого интерфейса подсоединяет модули ввода/вывода VersaPoint к основному ПЛК или компьютеру через разные типы сетей, которые позволяют легко включить ввод/вывод VersaPoint в сеть Profibus-DP, Ethernet или DeviceNet. Устройство сетевого интерфейса (NIU) поддерживает до 63 модулей в одном узле и имеет светодиодную индикацию шины и питания.

Терминалы и сегменты питания

Терминалы питания подводят питание к основной цепи (UM). В дополнение он может быть использован в качестве модуля питания для сегмента цепи (Us). Терминалы сегмента используются для создания сегмента цепи питания внутри основной цепи питания 24 В постоянного тока.

Устройства распределенного ввода/вывода Genius

Предусматривая распределенное управление на производственном уровне, системы В/В Genius позволяют значительно сокращать время подключения и наиболее эффективно выявлять неисправности. Модули ввода/вывода Genius автоматически предоставляют диагностическую информацию о внешних подключениях, условиях электропитания и нагрузках, так же как и о состоянии сетей связи, модулей и цепей. Диагностика Genius резко уменьшает время, необходимое на начальное управление и отладку.

Модули дискретного В/В, Управляющее питание для модуля изолировано от входных/выходных напряжений

переменный ток подключенного устройства. Отдельного источника питания не требуется. Дополнительные возможности конфигурирования включают: импульсное тестирование выхода, изменяемое время входного фильтра от 10 до 100 мсек, состояние выходов по умолчанию при выключении питания, сохранение последнего состояния или состояние по умолчанию для выходов, каждый канал имеет электронный предохранитель.

Модули дискретного В/В, постоянный ток

К модулям дискретного В/В Genius постоянного тока можно подключать широкий диапазон устройств ввода, включая как 2-х так и 3-хпроводный электронный бесконтактный переключатель. Выходы могут управлять маломощными и индикаторными устройствами, такими как реле, контакторы и лампы. Эти блоки имеют идентичные дискретные схемы ввода/вывода, которые конфигурируются в качестве входа или выхода. Каждая схема содержит встроенную защиту при конфигурации канала, защищая схему во время кратковременных бросков напряжения и от коротких замыканий.

Модули аналогового ввода/вывода

Модули аналогового ввода Genius имеют 6 каналов токовых входов с расширенной диагностикой. Модули аналогового вывода Genius имеют 6 выходов (ток/напряжение) с расширенной диагностикой. Аналоговые комбинированные модули Genius имеют 4 входа и 2 выхода. Каналы могут быть сконфигурированы для тока или напряжения с расширенной диагностикой.

Система ввода/вывода VersaMax IP

VersaMax IP спроектирован для того, чтобы обеспечить надежность и «выносливость» стандартных систем ввода/вывода, установленных в стойку NEMA 4, без существенных затрат и усилий по монтажу. VersaMax IP относится к классу IP67 - таким образом, он может быть установлен в непосредственной близости от оборудования, которым он управляет, без необходимости установки данной системы в шкаф. Ввод/вывод, коммуникации и подключения питания сделаны в виде блоков с готовыми наборами шнуров, что значительно сокращает время установки и возможные ошибки разводки.

Модули VersaMax IP предназначены для распределенных задач автоматизации и использования в жестких условиях окружающей среды. Модули отвечают требованиям по защите IP65/IP67. Они позволяют обеспечивать прямое соединение сенсоров и исполнительных механизмов вблизи станции. Каждое устройство VersaMax IP напрямую подключается к шине Profibus D P. Рабочая температура: -25°C - +60°C, Влажность - до 95% с небольшой конденсацией вне корпуса. Тип соединения (M12) 2-х, 3-х, и 4-х проводный.

Модули VersaMax IP Modular предназначены для распределенных задач автоматизации и использования в жестких условиях окружающей среды. До 16 модулей расширения могут быть подсоединены к одному устройству сетевого интерфейса Profibus Master (NIU) VersaMax I P, поддерживающему до 136 цифровых или 64 аналоговых сигналов или их комбинацию. Рабочая температура: -25°C - +60°C, Влажность - до 95% с небольшой конденсацией вне корпуса. Тип соединения (M12) 2-х, 3-х, и 4-х проводный.

2.2 Концепция построения информационной системы производства на базе Proficy

Существование взаимосвязи между эффективностью производства и получаемой прибылью уже давно очевидно для руководителей предприятий во всем мире. Но в условиях постоянно возрастающей конкуренции даже наиболее успешные компании, сконцентрировавшись на получении прибыли, уделяют этой взаимосвязи недостаточно внимания.

Сейчас особенно высоки требования к темпам производственных операций, а также к их точности и соответствию заданным нормам. Эффективное управление производством в режиме реального времени становится необходимой предпосылкой прибыльности предприятия. Proficy -- ключ к реализации этого требования.

Proficy -- это основанный на открытых технологиях программный продукт, решающий задачи анализа, управления и автоматизации работы предприятия во взаимосвязи с бизнес-средой. Независимо от того, внедряется ли все приложение целиком или один из его модулей, решающий конкретную задачу, Proficy позволит оперативно находить правильные решения вне зависимости от существующего уровня автоматизации предприятия.

Результативность и быстродействие систем реального времени

Компания GE Fanuc прекрасно понимает, что промышленное производство сегодня находятся под большим давлением: ситуация на рынке требует постоянного повышения производительности и прибыльности.

Программное решение Proficy Интеллектуальное управление производством (ИУП) предлагает набор легких в использовании приложений, которые будут способствовать увеличению производительности вашего предприятия. Благодаря этой системе производственные процессы приобретают такое качество как "интеллектуальность" -- система обеспечивает сбор, анализ и преобразование данных в информацию, а также предоставляет возможность принятия в режиме реального времени мер по оптимизации показателей.

Proficy объединяет производственные процессы, процессы принятия решений и бизнес-системы. Такой комплексный подход обеспечивает стабильность производства, увеличивает его эффективность и прибыльность.

Место системы Proficy Plant Applications в общей концепции Интеллектуального управления производством Proficy (см. Приложение1)

Программное обеспечение, входящее в состав Proficy

Информационный портал

Это приложение предоставляет в распоряжение руководителей данные и аналитическую информацию, которая необходима для быстрого принятия важных решений, способствующих увеличению производительности и эффективности работы.

* Proficy Real-Time Information Portal

(infoAgent) -- Web-портал, предназначенный для представления и анализа производственных данных из iHistorian, iFIX, реляционных баз данных (Oracle, MS SQL Server, DB2) и других источников (PI, OPC и др.)

Оперативное управление производством

Программное обеспечение этого класса представляет собой интегрированный набор программных пакетов, обеспечивающих новый уровень контроля за эффективностью производства и позволяющий руководящим работникам принимать компетентные деловые решения на основе поставляемой в режиме реального времени информации о работе завода.

Proficy Batch Execution (iBatch/iWorkInstruction) - программные пакеты для контроля и управления периодическими процессами

Proficy Batch Analysis - Plant Applications - ПО для анализа выпускаемой продукции по партиям

Proficy Efficiency - Plant Applications

- ПО для мониторинга производительности, отслеживания потерь

продукции и простоя оборудования

* Proficy Production - Plant Applications

- ПО для оперативного управления производственными расписаниями и регламентами, отслеживания истории продукта

Proficy Quality - Plant Applications -ПО для управления качеством продукции

Proficy Shop Floor SPC (Visual SPC) -ПО для сбора и анализа информации о качестве продукции

Исторический архив данных

* Proficy Historian (iHistorian) -- ПО для ведения исторического архива технологических данных в масштабе предприятия

Управление оборудованием предприятия

Программные продукты этой группы позволяют значительно увеличить производительность оборудования за счет гибкой организации целенаправленного технического обслуживания. Технические специалисты и руководители получают возможность контролировать состояние техники, чтобы увеличить эффективность планирования и проведения ремонтов.

Proficy Enterprise Asset Management (EAM) -- ПО для управления фондами и активами предприятия

Proficy Change Management (Manager) -- программный пакет для совместной разработки и развития систем АСУТП

Управление производственными процессами (АСУТП)

Приложения этой группы обеспечивают операторов и инженеров-технологов возможностью управления производственными процессами. В результате предприятие может увеличить как объем выпускаемой продукции, так и улучшить ее качество, повысить эффективность работы и обеспечить соблюдение всех необходимых норм.

Proficy HMI/SCADA - iFIX -- современный SCADA-пакет для построения автоматизированных систем управления на платформе Windows NT/2000/XP

FIX - HMI/SCADA -- популярный SCADA-пакет для разработки автоматизированных систем управления на платформе Windows 9*/NT/2000/XP

iClientTS -- ПО для поддержки многосеансовой и многопользовательской работы с iFIX на платформе Windows 2000/2003 Server

DataViews -- программные средства разработки HMI-системы для нестандартных применений

OPC Server Toolkit -- набор инструментальных средств для разработки драйверов ввода-вывода, являющихся ОРС серверами

Драйверы ввода-вывода -- обширная библиотека драйверов ввода-вывода с поддержкой спецификации OPC обеспечивает работу ПО с различными программируемыми логическими контроллерами и другими устройствами

В течение долгого времени программное обеспечение разных уровней управления предприятием не было интегрировано в единое корпоративное решение. АСУ ТП занимались автоматизацией работы непосредственно установок и цехов. Бизнес-системы (ERP и АСУП) брали на себя планирование, бухучет, учет кадров и др. функции. Системы сбора технологических данных накапливали информацию. Руководитель того или иного уровня (мастер, технолог, начальник производства), будучи вынужденным осуществлять связь между системами планирования и АСУ ТП зачастую просто в голове, оказывался лишен средств автоматизированного управления производственной деятельностью в реальном времени. Ведь именно благодаря извлечению из производственных данных информации, значимой в бизнес-среде, у руководителя появляется возможность на основе этой информации оперативно влиять на производственные процессы. Именно поэтому со временем разработчики стали соединять разрозненные приложения в единую корпоративную систему автоматизации. В отличие от существовавшей ранее автоматизированной односторонней связи "снизу вверх" от уровня управления к уровню планирования, такая система гарантирует обмен информацией в обе стороны, что способствует повышению эффективности использования бизнес-систем и оперативности работы всей системы управления предприятием. Именно эту задачу связи между уровнями для управления производством в реальном времени и призваны решать системы MES.

Как определяет международная ассоциация производителей и поставщиков MES-решений (MESA International), MES (Manufacturing Execution Systems) - это автоматизированная система управления и оптимизации производственной деятельности, которая в режиме реального времени:

инициирует;

отслеживает;

оптимизирует;

документирует

производственные процессы от начала выполнения заказа до выпуска готовой продукции.

Используя данные уровней планирования и контроля, MES системы управляют текущей производственной деятельностью в соответствии с поступающими заказами, требованиями конструкторской и технологической документации, актуальным состоянием оборудования, преследуя при этом цели максимальной эффективности и минимальной стоимости выполнения производственных процессов.

Proficy Plant Applications

Для каждого руководителя производства ключ к раскрытию потенциала его предприятия лежит в возможности отслеживать ход производственных процессов и происходящие на производстве изменения в режиме реального времени. Получаемую информацию также необходимо предоставить сотрудникам, принимающим участие в выработке управленческих и технических решений, чтобы на ее основе предпринимать действия, которые положительно скажутся на производительности и в конечном итоге на уровне прибыли. Благодаря системе Proficy Plant Applications компании GE Fanuc Automation все это становится для вас более чем возможным!

Proficy Plant Applications -- это уникальное программное решение, собирающее разрозненные данные, поступающие с производственных объектов, и интерпретирующее их в единой модели "виртуального предприятия", c которой Вы можете работать там, тогда и так, как вам это необходимо. Эту информацию Вы можете анализировать, отслеживая изменения ключевых показателей производительности в реальном времени. Предоставляя такие возможности, Proficy Plant Applications помогает получить четкое понимание происходящих на производстве процессов и значительно повысить их эффективность.

Proficy Plant Applications обеспечивает связь между ERP-системами и производством (см. Приложение 2)

Благодаря базовому набору масштабируемых модулей: Efficiency (Управление эффективностью), Quality (Управление качеством), Production (Управление производством) и Batch Analysis (Анализ партий), нацеленных на анализ наиболее важных аспектов производства, Proficy Plant Applications дает возможность подобрать такое их сочетание, которое наилучшим образом позволит решить конкретные задачи и окупить вложения.

При этом для каждого из модулей доступны и мощные аналитические возможности Web-отчетов, и ведение основных показателей производства (KPI), и служба оповещений, что позволяет ясно "видеть" текущую ситуацию и принимать оперативные решения в масштабах всего производства.

Самое главное - Plant Applications является компонентом комплексного программного решения Intelligent Production Solution и позволяет управлять производственной деятельностью на основе технологических данных в реальном времени, что расширяет возможности традиционной MES-системы.

Proficy Plant Applications: особенности и преимущества

Proficy Plant Applications помогает сосредоточиться на нескольких критически важных, взаимосвязанных аспектах вашего производства, позволяя повысить общую прибыльность и эффективность за счет:

лучшего использования ресурсов предприятия (персонал, оборудование и материалы) при помощи оценки общей эффективности оборудования (OEE);

повышения качества продукции, снижения ущерба, брака и затрат на отзыв продукции;

оптимизации производственных операций благодаря более полной информации о том, как фактически протекает процесс производства на предприятии;

* обеспечения полного соответствия международным нормам, таким как требования FDA (правила Свода федеральных нормативных актов 21, часть 11, Управление по контролю за качеством продуктов питания и медикаментов - США), и другим требованиям.

Система Proficy Plant Applications была разработана для того, чтобы помочь осуществить значительные улучшения в этих ключевых сферах производства. Она предлагается в виде набора модулей, которые могут интегрироваться по отдельности либо как часть полностью готового решения, предоставляя предприятиям любого масштаба необходимое решение. Благодаря функциям Web-отчетности, предусмотренным во всех модулях, можно осуществлять анализ и распространение информации даже в масштабах территориально распределенного предприятия.

Постоянный рост конкуренции в условиях современного рынка заставляет производителей стремиться к непрерывному сокращению эксплуатационных расходов и совершенствованию производственных процессов. Эффективность производства в значительной мере зависит от возможности доступа, обработки и использования в полном объеме технологических данных предприятия.

Многие наиболее успешные и крупные производители во всем мире используют программное обеспечение Proficy iFIX компании GE Fanuc для всестороннего мониторинга, управления и распределения данных в масштабах производства.

Программное обеспечение iFIX представляет собой полный HMI/SCADA пакет для применения на любых предприятиях нефтяной, газовой, химической промышленности, энергетики, металлургии, в фармацевтической и пищевой отраслях, в водоочистке и водоснабжении, производстве упаковочных материалов и др.