13
Аналоговые сигналы, как правило, передаются по токовой петле и
имеют три основные шкалы: 0-5мА, 0-20мА, 4-20мА. Шкала в 4-20мА является
самой распространенной в нефтяной отрасли. Ток в 4 мА соответствует
нижнему пределу датчика, а 20 мА – верхнему.
Так же ПЛК имеют возможность принимать сигналы от приборов по
последовательным портам, таким как RS-485, RS-232, Ethernet. Прием и
передача данных осуществляется по стандартным протоколам, в данном случае
Modbus RTU. Данный протокол основан на архитектуре «ведущий - ведомый».
Сообщение протокола состоит из адреса устройства, кода функции,
специальных данных в зависимости от кода функции и контрольной суммы.
ПЛК «Овен 160» имеет в своем составе дискретные и аналоговые входы
и выходы, но в случае их нехватки, представляется возможность расширения,
путем установки дополнительных модулей входов и выходов. Внешний вид
ПЛК «Овен 160» представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 – ПЛК «Овен 160»
Блоки искрозащиты предназначены для предотвращения появления
электрической дуги в случае короткого замыкания либо иных факторов ее
возникновения во взрывоопасной зоне. Они относятся к средствам
14
автоматизации, имеют свои параметры в зависимости от исполнения и
используются только в качестве защитных элементов.
Реле в шкафах управления применяются для запуска оборудования,
которое работает под напряжением более 24 вольт и имеет большую нагрузку.
Сработка реле осуществляется с помощью дискретных выходов ПЛК.
Частотные преобразователи (ЧРП) имеют свои блоки обработки
информации и собственную подпрограмму. Они используются для задания
расхода, путем увеличения частоты вращения двигателя.
Частотные преобразователи могут использоваться без ПЛК, т.к. имеют
свою собственную панель управления, но в таком случае возможно только
ручное управление двигателем. С целью автоматизации, частотные
преобразователи оснащены последовательным портом, с помощью которого
ПЛК может принимать состояние ЧРП, и управлять им.
Пожарная автоматика построена на базе пульта контроля и управления
охранно-пожарного «Bolid». Система пожарной сигнализации «Bolid»
представляет систему, включающую в себя комплекс технических средств, с
помощью которых происходит получение данных (задействуются различные
датчики, оповещатели и сигнализаторы), преобразование получаемых сигналов
в информацию, согласно заданной программе, которая передается операторам
(задействуется приемно-контрольное оборудование) о возможном пожаре или
проникновении посторонних лиц на территорию охраняемого объекта, а также
об выходе из строя каких либо датчиков.
С помощью установленной сигнализации «Bolid» осуществляется:
надзор за контролируемым объектом или территорией при помощи
камер видеонаблюдения;
подача сигнала в случае каких либо дефектов оборудования;
выявление места нарушения охранного периметра, при попытке
прохождения посторонними лицами на территорию охраняемого объекта;
15
своевременное обнаружение факта задымления, повышения
температуры воздуха или воспламенения;
автоматическое активирование системы пожаротушения в случае если
предусмотрены системы автоматического пожаротушения.
Универсальность охранно-пожарной сигнализации «Bolid» позволяет
устанавливать данную систему на территории объектов самого различного
назначения от административных зданий и развлекательных центров до заводов
по производству горюче-смазочного материала и хранилищ взрывоопасных
веществ, в частности нефтепромысловые предприятия. Причем система
охранно-пожарной сигнализации «Bolid» может быть смонтирована внутри
помещении, либо на уличной территории объекта.
Принципиальная схема системы пожарного оповещения представлена на
рисунке 2. [39]
Рисунок 2 – схема подключения ОПС
16
Технологический блок насосной станции оснащен непосредственно
электродвигателями и насосами, с установленными на них средствами
измерения и автоматизации.
Контроль давления среды на приеме насоса и на его выходе
осуществляется с помощью трех приборов: механический показывающий
манометр, электроконтактный манометр и датчик давления.
Механический манометр предназначена для визуализации, т.е. оператор
может сравнить показания датчиков давления и манометра. Внешний вид
манометра представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 – Манометр
Электроконтактный манометр (ЭКМ) выдает дискретный сигнал, и
служит одновременно как показывающий и сигнализирующий. ЭКМ выдают
два дискретных сигнала – максимум и минимум, и используется как для
блокировки запуска двигателя, либо его остановке в случаях, когда показания
давления выходят за установленные пределы.
Электроконтактный манометр представлен на рисунке 4.
17
Рисунок 4 – Электроконтактный манометр
Датчик давления имеет более сложную структуру и исполнение. Он
выполняет основную функцию регулирования, т.к. способен выдавать
аналоговый сигнал. На промысле, преимущественно используются датчики
давления фирмы «Метран». Датчики данного производителя отличаются
надежностью и точностью измерений по сравнению с аналогами. Они имеют
различную шкалу и могут использоваться в различных отраслях производства,
а также устанавливаться во взрывоопасных зонах.
Данные датчики давления имеют встроенный АЦП, а также могут
работать по HART-протоколу, что дает возможность не только получать
аналоговый сигнал по токовой петле, но и производить корректировку и
настройку датчика удаленно. Так же датчики оснащены своим дисплеем, и
показания давления можно увидеть непосредственно на месте установки.
Внешний вид датчика давления «Метран 150TG» представлен на
рисунке 5.
18
Рисунок 5 – датчик давления «Метран 150TG»
Помимо контроля давления также производится контроль температуры,
сухого хода насоса, уровня утечек и расхода.
Контроль расхода выполнен на базе расходомера «ТОР-50», который
действует по принципу турбины. Данный расходомер способен передавать
аналоговый сигнал, с помощью которого контроллер может высчитывать
мгновенный и накопленный расход.
Контроль температуры выполнен на датчиках температуры, без
показывающих термометров. Датчики температуры, также как и датчики
давления имеют унифицированный выходной сигнал, и передают показания по
токовой петле.
Контроль наличия среды и утечек выполнен на датчиках предельного
уровня. Данные датчики не имеют определенных метрологических
характеристик и передают только один дискретный сигнал, который
настраивается непосредственно в датчике. Это сигнал минимум или максимум.
Для контроля и визуализации за техническим процессом ООО
«Геопрогресс» не использует крупные АРМ системы. В этих целях
предусмотрены панели оператора производства фирмы «Wintek», которые
реализуют управление технологическим процессом быстро, качественно и с
наименьшими затратами.
Операторские панели (панели оператора) MT8000XE – ультратонкое
поколение высокопроизводительного человеко-машинного интерфейса с
19
увеличенной скоростью обработки и передачи данных в системе, улучшенными
характеристиками графического дисплея и двойной изоляцией по RS 485.
Данные панели обладают следующими особенностями:
высокопроизводительный 1 ГГц RISC процессор обеспечивает
высокую скорость передачи данных и отображение объектов интерактивного
графического дисплея, выполняет сложные анимации и многостраничные
переключения без задержек;
яркий и высококонтрастный TFT LCD экран поддерживает 256K и
16.2М цветов и позволяет получить высокую четкость изображения, широкие
углы обзора, качественную графику;
дисплейный ряд представлен моделями с экранами 9.7", 12.1" и 15";
дисплей Windows-стиля поддерживает до 2000 всплывающих окон;
возможность создания текстовой и цифровой информации, поддержка
всех основных шрифтов Windows, на одном экране может отображаться
информация на разных языках;
поддержка графических файлов различных форматов, таких как BMP,
JPG, GIF и динамических GIF файлов;
дружественная Macro Library позволяет создать библиотеку часто
используемых макросов для применения в различных проектах для сокращения
времени создания приложения;
разнообразные интерфейсы ввода/вывода: последовательные порты,
USB, слот для SD карт, Ethernet;
поддерживаются протокол MODBUS TCP/IP, шина CAN Bus,
BacNET/IP и MPI/PPI соединения с множеством устройств;
печатная плата панели обработана специальным образом для защиты от
воздействия влаги и пыли. [http://www.plcsystems.ru]
Панель оператора программируется таким образом, что процессор
панели не выполняет практически никаких расчетов, а только отображает
мнемосхему и осуществляет некоторые команды управления, а основные
20
вычисления производит ПЛК. Внешний вид панели оператора представлен на
рисунке 6. [40]
Рисунок 6 – панель оператора Wintek
Для программирования панелей оператора используется бесплатная
среда разработки EasyBuilder Pro. Данная среда разработки направлена только
на создание проектов для панелей оператора. При создании проекта код
непосредственно не пишется, а создается на основе готовых компонентов и
настройке свойств данных компонентов.
В сравнении с АРМ системами, данный метод создания проекта
существенно уменьшает время на разработку проекта, т.к. все основные
компоненты уже готовы к использованию, и программисту нет необходимости
прописывать большое количество строк кода программы.
Но также стоит отметить и то, что большой проект поместить на одну
панель не представляется возможным. Именно по этой причине ООО
«Геопрогресс» использует на разные блоки установки свои панели оператора:
для насосной одна панель, для установки по подготовке нефти – другую, для
путевого подогревателя – третью. Данный подход имеет свои достоинства и
недостатки.
21
Основным достоинством такого подхода является дешевизна установки,
и возможность изменения проекта каждого узла отдельно, без переустановки
всей системы. Недостатком системы является отсутствие связи между блоками.
В связи с этим оператору приходится постоянно следить за системой в целом.
В состав программного обеспечения фирмы входит стандартный набор
Microsoft: персональные компьютеры на операционной системе Windows 7 и
пакет Microsoft Office. Вся отчетность заполняется вручную с помощью Excel и
Word.
База данных для отдела автоматизации занимает отдельное место, т.к.
она не типовая и должна содержать данные, которые регулярно изменяются и
обновляются. Данная особенность делает ведение данной базы в ручную с
помощью Excel рутинной и неудобной. Зачастую она долгое время находится в
неактуальном состоянии.
1.3. Требования, предъявляемые к ИС «КИПиА и АСУТП»
В работу сотрудников службы МАСИТ, помимо заполнения и ведения
больших объемов документации, так же входит обслуживание, отладка и
ремонт средств автоматизации и измерения. Данный род деятельности требует
от специалиста умение читать принципиальные схемы, и умение пользоваться
справочной литературой. Так как все необходимые схемы и документы
находятся преимущественно на бумажных носителях, и, как правило, после
долгих поисков нужного материала, находятся в беспорядочном состоянии, что
существенно затрудняет поиски.
Так же ведение базы данных предполагает постоянный контроль за
сроками государственной поверки и перемещениями. По мимо этого большое
количество приборов имеют индивидуальные характеристики, значения
которых указаны только в паспорте на прибор, зачастую необходимо
оперативно найти, а т.к. паспорта на приборы хранятся исключительно в офисе,
то в выходной день недели на промысле данные узнать очень проблематично.
22
Исходя из вышеописанного, появляется необходимость в
информационной системе для КИПиА и АСУТП. Данная информационная
система должна содержать в себе базу данных, которая должна содержать в
себе следующую информацию:
сведения о месте установки прибора;
тип прибора;
наименование прибора;
серийный номер;
дата производства прибора;
класс точности;
технологические параметры прибора;
технические характеристики прибора;
сведения о государственной метрологической поверке;
сроки метрологической поверки;
маркировка взрывозащиты;
признак прибора;
особые технические характеристики, такие как скорость звука для
уровнемеров производства «Альбатрос» и прочие.
Так же в данной базе необходимо организовать поиски нужной
информации, фильтрацию данных, выдачу предупреждений о просрочке.
Работа с базой должна осуществляться наиболее комфортно и понятно для
пользователя. Все изменения результатов не должны производиться
непосредственно в таблицах. В этих целях должны использоваться
специальные формы, с возможностью выбора уже имеющихся данных.
База данных должна осуществлять выдачу на печать отчетов
определенного формата, в соответствии с шаблонами, подготовленными в
Excel. Основными отчетами должны быть: форма 12 (приложение к паспорту
прибора, с указанием проведенных поверок и ремонтов), паспорт