English version?
Українська версія?

OpenSCADA на АРМ оператора в Системе АСКДК нефтебазы

Наименование: Использование OpenSCADA на АРМ оператора в Системе АСКДК на нефтебазе филиала «Восточный» ОАО «Красноярскнефтепродукт» Заказчик: ОАО "Красноярскнефтепродукт" (http://knp.krsn.ru) Генеральный Подрядчик: ООО "ТРЭИ-Холдинг" — филиал "ТРЭИ-Красноярск" (http://www.trei-gmbh.ru) Субподрядчик: ООО "Квант" Разработчик проекта АСУТП: ООО "ТРЭИ-Холдинг" — филиал "ТРЭИ-Красноярск" Изготовитель и поставщик оборудования АСУТП: ООО "ТРЭИ-Холдинг" Завершен: декабрь 2012г Автор статьи: ведущий инженер АСУТП Кучерявый Р.О. asutptec2@mail.ru («ТРЭИ-Холдинг», филиал «ТРЭИ-Красноярск») Описание: система предназначена для непрерывного измерения и контроля состояния окружающей технологические установки газовой среды на территории нефтебазы и является по своей сути системой противоаварийной сигнализации (ПОС)

Перечень используемых сокращений

АСКДК — автоматизированная система контроля довзрывных концентраций;
АРМ — автоматизированное рабочее место;
АСУТП — автоматизированная система управления технологическим процессом;
ДВК — довзрывная концентрация;
ИБП — источник бесперебойного питания;
ИВС — информационно вычислительная система;
МО — математическое обеспечение;
НКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени;
ОАО — открытое акционерное общество;
ООО — общество с ограниченной ответственностью;
ПАС — противоаварийная сигнализация;
ПК — персональный компьютер;
ПО — программное обеспечение;
ПС — пост сигнализации;
ПСО — пост сигнализации объектный;
ПСС — пост сигнализации сборный;
ТЗ — техническое задание;
ИО — информационное обеспечение;
УСО — устройство связи с объектом;
ШП — шкаф питания (электропитания);
ШУ — шкаф управления, содержит управляющий контроллер TREI-5B-05 M911E;
ШУСО — шкаф устройства связи с объектом, содержит мастер модули контроллера TREI-5B-05;
SCADA — сокр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных. Под термином SCADA понимают инструментальную программу для разработки программного обеспечения систем управления технологическими процессами в реальном времени (АСУТП) и удаленного сбора данных (телемеханика).
GPL — сокр. от англ. General Public License - универсальная общедоступная лицензия GNU или Открытое лицензионное соглашение GNU - лицензия на свободное программное обеспечение, созданная в рамках проекта GNU в 1988 г. Её также сокращённо называют GNU GPL или даже просто GPL. Вторая версия этой лицензии была выпущена в 1991 году, третья версия, после многолетней работы и длительной дискуссии — в 2007 году.

1 Общие положения

1.1 Перечень организаций, участвующих в разработке и внедрении Системы

Заказчик ОАО "Красноярскнефтепродукт" (http://knp.krsn.ru). Генеральный Подрядчик ООО "ТРЭИ-Холдинг" — филиал "ТРЭИ-Красноярск" (http://www.trei-gmbh.ru). Субподрядчик ООО "Квант". Разработчик проекта АСУТП ООО "ТРЭИ-Холдинг" — филиал "ТРЭИ-Красноярск". Изготовитель и поставщик оборудования АСУТП ООО "ТРЭИ-Холдинг". Первая очередь Системы смонтирована, налажена, успешно прошла этап приёмосдаточных испытаний и допущена в промышленную эксплуатацию в декабре 2012г.

1.2 Цели, назначение и области использования Системы

Основной целью создания Системы является обеспечение безопасности персонала нефтебазы и своевременное предотвращение аварийных ситуаций (розлив нефтепродуктов) в процессе эксплуатации объекта, приведение объекта в соответствие требованиям правил безопасности изложенных в документах [1], [2]. Система предназначена для непрерывного измерения и контроля состояния окружающей технологические установки газовой среды на территории нефтебазы и является по своей сути системой противоаварийной сигнализации (ПАС). Центральной частью Системы является программно-технический комплекс (ПТК) на базе микропроцессорных контроллеров TREI 5B-05. Кроме него, в состав системы входят датчики измерения довзрывных концентраций ДВК, посты сигнализации ПС исполнения ПСО, ПСС (содержат световые и звуковые извещатели, табло, кнопки для квитирования и проверки исправности сигнализации).

Отображение текущих и архивных концентраций взрывоопасных газов и состояние системы в целом (данные по диагностике и самодиагностике) осуществляется на автоматизированном рабочем месте АРМ оператора. Система обеспечивает срабатывание противоаварийной сигнализации ПАС по группам датчиков ДВК в соответствии с технологической картой уставок сигнализации АСКДК, утверждённой техническим руководителем объекта.

2 Основные технические решения

2.1 Решения по структуре системы, подсистем, средствам и способам связи для информационного обмена между компонентами системы

Система построена по иерархическому принципу, и её структура содержит три уровня:

• Нижний (полевой) уровень состоит из датчиков ДВК и постов местной световой и звуковой сигнализации, линий связи.
• Средний уровень состоит из распределенной системы сбора и обработки информации на базе микропроцессорных контроллеров серии TREI 5B-05 [3], [4]. Программно-технические комплексы среднего уровня представляют собой конфигурируемые наборы системных, коммуникационных, интерфейсных и сигнальных модулей. К техническому комплексу среднего уровня относятся шкаф контроля и управления ШУ, шкаф питания ШП, шкаф устройств связи с объектом (ШУСО).
• Верхний уровень реализует задачи централизации контроля, своевременной обработке и визуализации параметров, ведения архива сообщений системы и технологических параметров. Программно-технический комплекс верхнего уровня содержит АРМ оператора, интерфейсные линии связи с подсистемой среднего уровня.

2.2 Сведения об обеспечении заданных в Техническом задании (ТЗ) потребительских характеристик Системы (подсистем), определяющих ее качество

Потребительские характеристики Системы, заданные в ТЗ в данном проекте обеспечены.

2.3 Состав функций и комплексов задач, реализуемых Системой (подсистемой)

Согласно классификации функций АСУТП п. 2.2 [5] Системой реализованы следующие функции:

• Информационная:
  • сбор, первичная обработка и распределение информации, получаемой от датчиков ДВК;
  • представление информации на средствах отображения и печатных документах (на АРМ оператора);
  • информационно-вычислительные и расчетные (сравнение текущих сигналов ДВК с уставками ПАС, принятие решения о включении ПАС);
  • архивация информации (АРМ оператора).
• Управляющая:
  • дистанционное управление включением аварийной вентиляции помещения насосной станции;
  • включение противоаварийной сигнализаций ПАС на постах сигнализации ПС.
• Вспомогательная (сервисная):
  • контроль и самодиагностика программных и технических средств Системы (датчиков ДВК, линий связи STBUS, источников питания ИБП, устройств программного управления TREI-5B-05).

2.4 Решения по информационному обеспечению ИО.

Информационно вычислительная система (ИВС) представляет из себя комплекс программно-технических средств. На нижнем уровне, которого находятся датчики, на среднем — программируемый контроллер TREI-5B-05, на верхнем — персональный компьютер ПК в офисном исполнении.

Персональный компьютер ПК установлен в операторской насосной станции и выполняет следующие функции:

• функция рабочей операторской станции (АРМ оператора);
• функция инженерной станции на период наладки, модернизации или устранения неисправности Системы;
• функция станции архивирования данных.

ИВС не требует наличия жёсткой подсистемы единого времени на среднем и верхнем уровнях системы, т.к. при регистрации событий на архивной станции (верхний уровень ИВС Системы) используется системное время ПК.

2.5 Решения по математическому обеспечению МО

Математическое обеспечение контроллеров TREI-5B-05 разработано с помощью инструментального пакета разработки Unimode Pro.

2.6 Решения по программному обеспечению ПО

Программное обеспечение ПО подразделяется на:

• базовое ПО (системное ПО, ПО инструментальных средств разработки, отладки и документирования);
• прикладное (пользовательское) ПО.

Системное ПО ИВС АСКДК включает в себя:

• на уровне устройства программного управления TREI-5B-05 внутреннюю систему микроконтроллера, которая поставляется уже предустановленной в составе устройства программного управления TREI-5B-05 с завода изготовителя;
• на уровне ПК операционную системы OpenSUSE 12.2 (http://www.opensuse.org), предоставляемую разработчиками под лицензией GPL.

ПО инструментальных средств разработки включает в себя:

• на уровне ПК и устройства программного управления TREI-5B-05 инструментальную среду программирования и конфигурирования контроллеров серии TREI-5B-05 Unimode Pro;
• на уровне ПК и устройства программного управления TREI-5B-05 SCADA систему OpenSCADA v0.8.0 LTS обновление 4 (http://oscada.org), предоставляемую разработчиками под лицензией GPL.

Прикладное (пользовательское) ПО должно обеспечивать реализацию ИВС АСКДК всех функций управления и обработки информации, включенных в техническое задание:

• на уровне ПК и устройства программного управления TREI-5B-05 это файлы проекта, разработанные в инструментальной среде разработки Unimode Pro, откомпилированные и загруженные в устройства TREI-5B-05;
• на уровне ПК АРМ оператора это файлы проекта, разработанные в инструментальной среде разработки OpenSCADA, загруженные в ПК под управлением OpenSCADA.

Вышеперечисленное базовое ПО (системное ПО и ПО средств разработки) распространено и доступно на рынке, удовлетворяет требованиям, предъявляемым к базовому и прикладному ПО данного проекта. Прикладное ПО, по требованию заказчика, может быть разработано как поставщиком оборудования АСКДК так и любой другой фирмой обладающей специалистами необходимой квалификации.

3 Перечень используемых документов

1 ПБ 09-540-03 Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.
2 ПБ 09-560-03 Правила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов.
3 Устройства программного управления TREI-5B-05. Руководство по эксплуатации TREI.421457.501 РЭ.
4 Устройства программного управления TREI-5B. Методика поверки.TREI.421457.151 МП.
5 РД 153-34.1-35.127-2002. Общие технические требования к программно-техническим комплексам для АСУ ТП тепловых электростанций.

Приложение 1.: Фотографии и снимки экранов. Этапы монтажных, пусконаладочных работ, испытаний.

Рис. 1. Монтаж. Разводка проводов в коробке. Температура воздуха -35°С.

Рис. 2. Шкаф управления ШУ.

Рис. 3. АРМ оператора.

Рис. 4. Основное окно интерфейса визуализации АРМ оператора АСКДК

Рис. 5. Группа «диагностика», «Мнемосхема диагностика, М0_911Е», лист 2

Рис. 6. Группа «АСН-5Н, ПС5», «Мнемосхема ПС5, АСН-5Н», лист 1. Этап испытаний.

Рис. 7. Группа графиков «АСН-5Н, ПС5», Сигнал датчика QT26=25.00[%НКПР], что превышает предупредительную уставку (20 [%НКПР]). Этап испытаний.

Рис. 8. «Мнемосхема ПС5, АСН-5Н», сигнал датчика QT26=55.00 [%НКПР], что превышает аварийную уставку (50 [%НКПР]). Этап испытаний.

Рис. 9. «Протокол нарушений», сигнал датчика QT26 за пределом шкалы [0;100] %НКПР. Этап испытаний.