Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

330 / ЗаданКурсЖурналПолныйМПУСУ / 3СУхраненияНефтеПрод

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
625.93 Кб
Скачать

СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ НЕФТЕГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Система управления резервуарными парками переработки и хранения нефтепродуктов

Николай Балин, Александр Демченко, Максим Лавров

Описывается новая система мониторинга и управления парком приготовления нефтепродуктов и её поэтапное внедрение на нефтеперерабатывающем заводе без остановки технологического процесса и в сжатые сроки.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

свойств модернизируемой системы

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТА

 

 

Постоянное повышение требований

вряд ли стоит.

МОДЕРНИЗАЦИИ

 

 

к качеству, надёжности и безопаснос

В зависимости от конкретных усло

Парк смешения «тёмных» нефте

 

 

ти систем мониторинга и управления

вий на предприятии (технологических

продуктов предназначен для приёма

 

 

технологическими процессами пере

особенностей объектов, финансовых

соответствующих компонентов с тех

 

 

работки, приготовления, хранения

возможностей) процесс модернизации

нологических установок, приготов

 

 

нефтепродуктов и отпуска их потреби

может быть разовым или поэтапным.

ления, хранения и откачки на эстака

 

 

телям — характерная черта современ

Критерием выбора может являться

ды налива товарных мазутов, а также

 

 

ного производства. Это обстоятельст

возможность проведения модерниза

для подачи топлива на технологичес

 

 

во приводит к необходимости посто

ции без остановки технологического

кие установки завода. В соответствии

 

 

янно модернизировать соответствую

процесса на объекте.

с правилами проектирования и экс

 

 

щие информационно управляющие

В данной статье приводится описа

плуатации резервуарных парков для

 

 

системы. При этом, если эксплуата

ние поэтапной модернизации системы

каждого вида нефтепродуктов преду

 

 

ционные особенности, точность рабо

мониторинга и управления парком

смотрены отдельные группы резерву

 

 

ты и надёжность узлов системы, явля

смешения «тёмных» нефтепродуктов

аров:

 

 

ющихся объектами контроля и управ

(ПСТ 2) Киришского нефтеперераба

парк прямогонного мазута состоит

 

 

ления (датчики, сигнализаторы, изме

тывающего завода (КИНЕФ).

из 4 резервуаров ёмкостью 3000 м3

 

 

рители, насосы, заслонки и т. п.), не

На начальном этапе осуществлена

каждый;

 

 

будут соответствовать функциональ

замена системы учета продуктов и ава

участок депрессорной присадки со

 

 

ным и коммутационным возможнос

рийной сигнализации уровней в резер

стоит из 2 резервуаров ёмкостью

 

 

тям устройств микропроцессорной

вуарах парка. На втором этапе произ

1000 м3 каждый;

 

 

техники (контроллеры, рабочие и опе

ведена полная реконструкция системы

парк компонентов дизельного топ

 

 

раторские станции и т. п.), то рассчи

управления технологическими процес

лива и атмосферного газойля состоит

 

 

тывать на существенное улучшение

сами ПСТ 2.

из 3 резервуаров ёмкостью 2000 м3

 

 

 

 

каждый и одного резервуара ёмкос

 

 

 

 

 

 

 

 

тью 1000 м3;

 

 

 

 

парк флотского мазута Ф 5 состоит

 

 

 

 

из 6 резервуаров ёмкостью 3000 м3

 

 

 

 

каждый;

 

 

 

 

парк атмосферного (вакуумного) га

 

 

 

 

зойля состоит из 2 резервуаров ёмко

 

 

 

 

стью 2000 м3 каждый;

 

 

 

 

парк топлива для технологических

 

 

 

 

установок завода состоит из 2 резер

 

 

 

 

вуаров ёмкостью 1000 м3 каждый.

 

 

 

 

В состав объекта модернизации во

 

 

 

 

шла и насосная станция, предназна

 

 

Парк смешения тёмных нефтепродуктов

 

ченная для приготовления и откачки на

24

 

Киришского нефтеперерабатывающего завода

эстакады налива компаундированных

 

 

 

мазутов и газотурбинного топлива, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

www.cta.ru

 

СТА 2/2001

© 2001, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru

С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я /Н Е Ф Т Е ГА З О В А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь

 

также для подачи топлива на техноло

тактным акустическим

измерителем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. Технические характеристики

 

 

 

 

 

гические установки завода.

 

уровня TS 02 (рис. 1), установленным

температурного измерителя Т7/MPX

 

 

 

 

 

 

До проведения

модернизации на

на крыше резервуара. Для устранения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диапазон температур

от –50 до +150°C

 

 

 

 

 

объекте для измерения уровня исполь

влияния на работу датчика возможных

 

 

 

 

 

измерения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зовались устаревшие измерители типа

отражений от элементов конструкции

Количество точек измерения

до 15

 

 

 

 

 

 

УДУ и традиционная для 60 х годов

внутри резервуара измеритель снабжен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точность измерения

±0,1°С

 

 

 

 

 

 

щитовая система контроля и управле

акустическим трубным

волноводом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Взрывозащищённость

0Ex ia IIC T5

 

 

 

 

 

 

ния технологическими параметрами.

Это обеспечивает точность измерения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Степень защиты

 

IP68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±2 мм. Конструктивно волновод пред

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СИСТЕМА УЧЁТА

 

 

ставляет собой перфорированную тру

Диапазон рабочих

 

–40 до +85°C

 

 

 

 

 

 

 

температур измерителя

 

 

 

 

 

НЕФТЕПРОДУКТОВ

 

бу диаметром 25 40 мм, длина которой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выходной сигнал

 

HART

 

 

 

 

 

 

 

В РЕЗЕРВУАРНОМ ПАРКЕ

равна высоте резервуара. Внутри вол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электрическое подключение

2 провода (HART)

 

 

 

 

 

В системе учёта нефтепродуктов реа

новода расположены реперные отража

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лизован объёмно массовый метод из

тели, позволяющие поддерживать вы

Материал корпуса

 

AISI 316

 

 

 

 

 

 

мерения массы

жидкости

(ГОСТ

сокую точность измерения уровня при

Вес

 

 

Зависит от длины

 

 

 

 

 

26976 86). В соответствии с этим мето

изменении акустических свойств среды

 

 

измерительной части

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дом для измерения массы продукта не

внутри резервуара. Наличие реперных

Данные с измерителей уровня и тем

 

 

обходимо измерить уровень, среднюю

отражателей позволяет определять дис

пературы поступают на станцию, где в

 

 

температуру и приведённую плотность

танцию до поверхности как сумму из

соответствии с калибровочными таб

 

 

жидкости в резервуаре, а также провес

вестного из

конструкции волновода

лицами производится вычисление мас

 

 

ти калибровку

резервуара (составить

расстояния от датчика до ближайшего к

сы продукта. Результаты

измерений

 

 

калибровочные

таблицы).

Система

поверхности репера и измеренного дат

выводятся на экран монитора и посту

 

 

учёта осуществляет постоянное изме

чиком расстояния от этого последнего

пают в локальную сеть предприятия.

 

 

рение уровня и температуры жидкости

репера до поверхности. Тем самым

На рис. 3 приведена фотография ло

 

 

в резервуаре и производит вычисление

уменьшается

мультипликативная

кальной технологической станции сис

 

 

её массы, используя введённую отно

ошибка при измерении больших дис

темы измерения уровня и температуры

 

 

сительную плотность продукта и дан

танций, так как, независимо от общей

в 20 резервуарах парка.

 

 

 

 

 

 

 

ные из калибровочных таблиц.

дистанции, измеряется лишь неболь

Основные

компоненты

станции:

 

 

Измерение уровня жидких продуктов

шая ее часть между поверхностью и

электротехнический

шкаф

серии

 

 

в резервуарах производится бескон

ближайшим

репером.

Измеритель

CONCEPTLINE фирмы Schroff (раз

 

 

 

 

 

 

адаптирован к скоростному профилю,

меры

600× 800× 420), контроллеры

на

 

 

 

 

 

 

поскольку оценка скорости звука у по

базе

процессорной

платы Pentium

 

 

 

 

 

 

верхности жидкости производится с

MMX PCA 6154 в корпусе MBPC 641 и

 

 

 

 

 

 

помощью ближайших к этой поверхно

блоки питания PWR 243 фирмы Ad

 

 

 

 

 

 

сти реперных отражателей.

vantech, барьеры искрозащиты

фирм

 

 

 

 

 

 

Для удобства монтажа и обеспечения

Elcon и Valcom.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

необходимой точности размещения ре

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

перных отражателей акустический вол

СИСТЕМА АВАРИЙНОЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

новод собирается из отдельных секций

СИГНАЛИЗАЦИИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

длиной 1 2 метра, которые соединяют

Система сигнализации предназначе

 

 

 

 

 

 

ся друг с другом резьбовыми муфтами

на для оповещения операторов парка о

 

 

 

 

 

 

(реперными отражателями).

заполнении резервуара до предельного

 

 

 

 

 

 

Акустические уровнемеры TS 02

(опасного, аварийного) уровня. Систе

 

 

 

 

 

 

имеют взрывозащищённое исполне

ма вырабатывает звуковые и световые

 

 

 

 

 

 

ние (0Ex ia IIC T6), степень защиты

сигналы при

достижении

продуктом

 

 

 

 

 

 

корпуса IP68, вес 0,8 кг, напряжение

заданного уровня и независима от дру

 

 

 

 

 

 

питания 24 В. Они применимы для из

гих систем. Основой системы является

 

 

Рис. 1. Акустический уровнемер TS%02

меряемых дистанций от 0,5 до 20 м, ра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ботают при температуре от –40 до

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+85°С (для датчика) и от –150 до

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+180°С (для продукта); выходной сиг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нал — HART+ 4 20 мА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температурные измерения осуще

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ствляются многоканальным термозон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дом. Микропроцессорный температур

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ный измеритель Т7/MPX позволяет из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мерять температуру жидкого продукта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в нескольких точках резервуара, разне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сенных по вертикали. Внешний вид из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мерителя показан на рис. 2, а его ос

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Микропроцессорный температурный

новные технические характеристики

Рис. 3. Технологическая станция,

 

 

 

 

25

 

измеритель Т7/MPX

 

 

приведены в таблице 1.

 

обслуживающая 20 резервуаров парка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТА 2/2001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

www.cta.ru

© 2001, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru

С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я /Н Е Ф Т Е ГА З О В А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь

ультразвуковой сигнализатор уровня

вод позволяет разместить преобразова

 

жидкости ASL 400.

тель в герметичном корпусе отдельно

 

В течение всего срока службы сигна

от резонатора, защищая его тем самым

 

лизатор ASL 400 не требует настройки,

от воздействия температуры и давле

 

определяет присутствие жидкости с

ния. Длина волновода может быть раз

 

плотностью выше 0,3 0,4 г/см3, темпе

личной и определяется по заказу.

 

ратурой от –200 до +200°С при давле

Благодаря модульной структуре ап

 

нии до 400 кг/см2. Устойчивость датчи

паратуры локальных технологических

Сигнализатор уровня жидкости

ка к экстремальным температурам и

станций, унифицированности изделий

ASL%400

высоким давлениям объясняется тем,

фирмы Advantech, наличию у исполь

 

 

что его электронные компоненты и

зуемых датчиков, преобразователей и

низкая точность настройки;

электроакустический преобразователь

сигнализаторов

стандартных

средств

отсутствие мониторинга за действия

расположены вне резервуара, а опреде

подключения,

модернизация

систем

ми персонала;

ление присутствия жидкости на задан

учёта нефтепродуктов и аварийной

невозможность передачи данных в

ном уровне производится с помощью

сигнализации была проведена всего за

компьютерную сеть предприятия.

ультразвука, распространяющегося в

3 недели.

 

 

Распределенные АСУ ТП лишены

длинном металлическом стержне вол

 

 

 

этих недостатков. Такие системы со

новоде.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

 

стоят, как правило, из двух уровней.

Принцип действия сигнализатора

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ

 

На нижнем уровне расположены кон

ASL 400 основан на оценке величины

ПРОЦЕССАМИ ПСТ 2

 

троллеры, обеспечивающие первич

затухания колебаний металлического

Использовавшаяся ранее на объекте

ную обработку информации, поступа

резонатора, размещённого на конце

система управления технологическими

ющей непосредственно с объектов уп

стержневого волновода. Сам волновод

процессами имела следующие недо

равления, и осуществляющие управле

нечувствителен к контакту с жидкос

статки:

 

 

ние датчиками, преобразователями,

тью, а затухание колебаний резонатора

низкая надежность аппаратуры (са

исполнительными устройствами и т.п.

усиливается при его помещении в жид

мописцев, регуляторов и т.п.);

Так как к одному контроллеру может

кую среду. Возбуждение и приём сигна

большие затраты на обслуживание;

быть подключено несколько контуров

лов колебаний резонатора производят

невозможность реализации сложных

управления, то при выходе контролле

ся с помощью преобразователя, выне

алгоритмов;

 

 

ра из строя теряется управление по

сенного за пределы резервуара. Волно

сложность восприятия информации;

всем контурам (в отличие от релейной

26

www.cta.ru

СТА 2/2001

© 2001, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru

С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я /Н Е Ф Т Е ГА З О В А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь

Рис. 4. Комната операторов АСУ ТП

системы управления, где управляю щие контуры независимы). Для устра нения этого недостатка в АСУ ТП при меняют резервирование отдельных со ставляющих системы. Основу про граммного обеспечения контроллеров составляют программы, написанные на технологических языках стандарта IEC 61131 3.

На верхнем уровне АСУ ТП разме щаются мощные компьютеры, выпол няющие функции серверов баз данных и рабочих станций и обеспечивающие хранение и анализ всей поступившей информации, а также визуализацию информации и взаимодействие с опе ратором. Основой программного обес печения верхнего уровня являются па кеты SCADA.

Структура системы

Верхний уровень рассматриваемой АСУ ТП состоит из трех объединён ных по сети Ethernet операторских станций, в качестве которых исполь зуются ПЭВМ, оснащенные 21 дюй мовыми мониторами (рис. 4). Одна из операторских станций всегда работает в режиме основной, а две другие нахо дятся в резерве, причем управление объектом может осуществляться с лю бой из станций. Обмен с контроллера ми нижнего уровня осуществляется только через основную станцию, а да лее по сети Ethernet информация по ступает в резервные компьютеры. Ар хивирование параметров работы объ екта и действий операторов ведётся независимо на каждой из станций. Та ким образом, верхний уровень систе мы нормально функционирует даже при выходе из строя двух оператор ских станций.

Нижний уровень системы состоит из 3 подсистем:

подсистемы управления резервуар ным парком,

подсистемы измерения уровней и температур в резервуарах,

Ethernet

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RS 485

 

 

 

 

RS 485

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ШКАФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измерение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и регулирование

RS 232

RS 232

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расхода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 компонентов,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ввод 20 сигналов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

аварийного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уровня налива

 

 

 

ШКАФ № 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Управление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и мониторинг

 

 

 

 

 

 

 

Система

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уровней

 

 

 

 

 

 

28 задвижек

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4 сигнала

 

 

 

 

 

 

 

 

резервуарах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

20

 

 

 

 

 

 

 

 

на задвижку)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ШКАФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Управление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28 задвижками,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

управление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 насосами,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

давление

 

 

 

RS 232

RS 232

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мазута

 

 

 

ШКАФ № 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Управление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24 задвижками,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

управление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

аварийной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вентиляцией

 

 

 

 

ШКАФ № 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 1

 

 

 

 

 

 

 

 

Состояние

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22 задвижек

 

 

 

 

Состояние

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(открыта/закрыта),

 

ШК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20 задвижек

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 насосов

 

 

 

 

 

 

6 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(открыта/закрыта),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(стоп/работа),

 

 

 

 

8 насосов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сигнализация

 

 

 

 

(стоп/работа),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неисправности

 

 

 

 

 

 

6 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сигнализация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

77 задвижек

неисправности 47 задвижек

Условные обозначен

DAM 5510

DT арбитр

Рис. 5. Схема АСУ ТП парка смешения «тёмных» нефтепродуктов

подсистемы аварийной сигнализа

 

 

ции верхнего уровня.

 

 

Схема системы управления пред

 

 

ставлена на рис. 5.

 

 

Состав объектов управления и мони

 

 

торинга:

 

 

клапаны и датчики расхода,

 

 

датчики давления,

Рис. 6. WDT%арбитр

 

вискозиметр,

 

 

датчики аварийного превышения

насосы,

 

уровня в резервуарах,

вентиляционная система.

 

электрически управляемые задвиж

В подсистеме управления использу

27

ки,

ются контроллеры ADAM 5510 фирмы

СТА 2/2001

www.cta.ru

© 2001, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru

С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я /Н Е Ф Т Е ГА З О В А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь

Advantech. Для наиболее ответствен

на резервный

контроллер.

 

 

ных каналов управления использовано

Во время работы системы

 

 

«горячее» резервирование соответству

основной и резервный кон

 

 

ющих контроллеров. Для переключе

троллеры одновременно по

 

 

ния каналов управления между основ

лучают от

операторских

 

 

ным и дублирующим контроллерами

станций общую информа

 

 

используется внешнее логическое уст

цию по управлению техно

 

 

ройство WDT арбитр (рис. 6), которое

логическим процессом, та

 

 

отслеживает состояние контроллеров

ким

образом,

резервный

 

 

(основной или резервный) и с помо

контроллер дублирует дей

 

 

щью реле переключает внешние вы

ствия основного. Поэтому в

 

 

ходные сигналы контроллеров на объ

случае возникновения неис

 

 

екты управления. Устройство WDT ар

правности в одном контрол

 

 

битр производится фирмой Valcom и

лере

происходит плавный

 

 

предназначено для использования в

переход на второй с теми же

 

 

системах, где необходимо резервирова

параметрами, что обеспечи

 

 

ние 2 контроллеров, не имеющих стан

вает непрерывное протека

 

 

дартного выхода WDT. Подключение

ние технологического про Рис. 7. Один из шкафов АСУ ТП ПСТ%2

контроллера к арбитру осуществляется

цесса. При

обрыве кабеля

 

через последовательный порт интер

RS 232, соединяющего основной кон

строй ранее, и с неё информация по

фейса RS 232 стандартным кабелем.

троллер и арбитр, автоматически про

ступала на отдельную станцию опера

Контроллер в каждом цикле своей про

исходит переключение контроллеров.

тора. При внедрении АСУ ТП систе

граммы передает WDT арбитру опре

При отсутствии готовности обоих кон

ма измерения была включена в её со

деленную посылку, подтверждающую

троллеров основным является контрол

став.

его исправную работу, и получает ин

лер, включаемый по умолчанию.

Система сигнализации предельного

формацию о состоянии резервного

Внешний вид одного из шести шка

уровня была также смонтирована ра

контроллера. При отсутствии в течение

фов системы управления с открытой

нее. Информация с нее поступала на

определённого времени такой посылки

дверцей представлен на рис. 7.

щитовую панель в операторной. После

от основного контроллера происходит

Система измерения уровней и тем

демонтажа панели система была вклю

переключение управляющих каналов

ператур в резервуарах была введена в

чена в состав АСУ ТП.

28

www.cta.ru

СТА 2/2001

© 2001, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru

С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я /Н Е Ф Т Е ГА З О В А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь

 

RS 232

 

RS 485

 

 

 

Работа

 

Обмен

с WDT арбитром

 

с верхним уровнем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Программа

 

 

 

 

 

 

 

обмена

 

 

 

 

 

 

 

 

(С++)

 

 

 

Выходные

 

 

 

 

 

 

 

Входные

данные

 

 

 

 

 

 

 

данные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Программа

 

 

 

 

 

 

контроллера

 

 

 

 

 

 

(FBD Ultralogik)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. Блок%схема цикла работы

контроллера

Связь между верхним и нижним уровнями системы осуществляется с использованием интерфейса RS 485 с оригинальным протоколом обмена.

Программное обеспечение системы

Впроекте была использована SCADA система OSSY20. Основными достоинствами этой системы являются сравнительно низкая стоимость, про стота и открытость её использования как в процессе создания графических и цифровых объектов управления техно логическим процессом, так и в процес се работы оператора. От оператора не требуется каких либо специальных знаний, а необходимо только умение пользоваться персональным компью тером и знание специфики технологи ческого процесса. Система может ра ботать в средах Windows 95, Windows NT и может быть использована в каче стве DDE сервера, что позволяет при необходимости включить её в завод скую сеть. Система не требует наличия дополнительных станций архивирова ния или мониторинга, каждая опера торская станция выполняет эти функ ции независимо от других.

Вкачестве среды программирования контроллера была выбрана система UltraLogik. Система разработана в со

ответствии со стандартом Междуна родной Электротехнической Комис сии (МЭК) IEC 61131 и в качестве ос новного языка программирования ис пользует язык функциональных бло ковых диаграмм Function Block Diag ram (FBD). Выбор системы UltraLogik был основан на том, что она предо ставляет возможность выполнять про граммные модули, написанные на дру гих языках программирования, таких как Си, Паскаль, Ассемблер. При этом внешне такая программа выглядит как обычный функциональный блок, на значение входов и выходов которого определяет пользователь. Блок схема цикла работы контроллера в рассмат риваемой АСУ ТП представлена на ри сунке 8.

Функционирование системы

При включении питания системы происходит загрузка программ кон троллеров и операторских станций. WDT арбитры переключают управле ние на один из резервируемых контрол леров. Первая из загрузившихся опера торских станций, обнаружив отсутст вие любого обмена по каналу связи с контроллерами, переходит в основной режим, то есть начинает опрос кон троллеров, посылку им управляющих сигналов и передачу данных резервным операторским станциям. Передача дан ных между верхним и нижним уровня ми выполняется по специальному про токолу, поддерживаемому программой операторской станции на скорости 115200 бод, через последовательный порт ПЭВМ, в качестве которого ис пользуется один из 4 каналов интер фейсной платы PCL 846B фирмы Advantech. В запросе содержится адрес контроллера и набор данных. На запрос отвечает только тот контроллер, чей ад

рес совпал с адресом в посылке. Для контроля состояния резервных кон троллеров используется специальная тестовая посылка. Таким образом, об мен с нижним уровнем осуществляется постоянно, периодичность опроса кон кретного контроллера в основном зави сит от количества контроллеров на ли нии связи.

На экранах операторских станций персонал видит набор мнемосхем, на которых весь объект представлен в ви де парков мазута, дизельного топлива, атмосферного и вакуумного газойля, флотского мазута и участка депрессор ной присадки (рис. 9, 10).

Кроме того, на экране отображаются общая мнемосхема резервуарного пар ка, мнемосхема запасов топлива в пар ке, мнемосхемы управления клапана ми и задвижками, окна трендов (рис. 11), журнал аварийных сообще ний технологического процесса, жур налы событий, мнемосхемы диагнос тики системы. Переключение между мнемосхемами осуществляется с помо щью меню, расположенного в нижней части экрана. Так как операторские станции, с точки зрения оператора, яв ляются равнозначными, то на них мо гут отображаться различные мнемосхе мы.

Особое внимание при построении системы было уделено сохранению па раметров регулирования расхода де прессорных присадок при выходе из строя отдельных элементов АСУ ТП. В результате был разработан алгоритм, согласно которому при исчезновении связи основного контроллера со стан цией (обрыв линии связи, выход из строя всех операторских станций) он прекращает обмен с WDT арбитром и переходит в режим резервного кон троллера. При отсутствии связи с кон

30

 

Рис. 9. Общая мнемосхема объекта

 

Рис. 10. Мнемосхема парка мазута

 

 

 

 

 

 

 

 

 

www.cta.ru

 

СТА 2/2001

© 2001, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru

С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я /Н Е Ф Т Е ГА З О В А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь

Рис. 11. Окно трендов

троллером в этот момент обратного пе реключения не происходит до восста новления обмена, при этом каналы пропорционального регулирования пе реводятся в ручной режим и на выходе контроллеров удерживается последнее значение регулирующих параметров. Кроме того, контроллеры осуществля ют диагностику выходных каналов и при неисправности также прекращают обмен с WDT арбитром (переходят в резерв). Переключение резервирован ных контроллеров возможно только при исправности резервного и наличии связи его с операторскими станциями.

Второй этап модернизации, прове денный без остановки технологическо го процесса, был выполнен в течение двух недель.

ЗАКЛЮчЕНИЕ

Выбранный путь поэтапной модер низации и использованные современ ные программно аппаратные средства объектов позволили:

произвести внедрение нового обору дования без остановки технологиче ского процесса приготовления неф тепродуктов, минимизируя тем са мым экономические потери от про стоя;

повысить качество выпускаемых нефтепродуктов за счет перехода от ручного к автоматическому управле нию процессом приготовления топ лива, что дало возможность умень шить расходы на приведение качест ва приготовленного топлива к требо ваниям ГОСТа.

На момент выхода данной статьи по описанной схеме произведена поэтап ная модернизация еще двух объектов на Киришском нефтеперерабатываю щем заводе: реагентного хозяйства (22 резервуара с кислотами и щелоча ми) и производства Лаб Лабс (21 резер вуар с органическими кислотами).

Авторы — сотрудники фирмы ВАЛКОМ Телефон/факс: (812) 183-5080

СТА 2/2001

31

www.cta.ru

© 2001, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru