3.3. Разработка инструкций для дежурного и ремонтного персонала
Экран дисплея должен быть разбит на три основные области, каждая из
которых предназначена для выполнения определенных функций:
область кнопок перехода между мнемосхемами;
область отображения процесса;
область сообщений сигнализации.
Система визуализации должна представлять оператору текущие значения
всех технологических параметров и данные о состоянии оборудования для всех
технологических процессов. Так как все эти данные невозможно поместить на
дисплее ПЭВМ, необходимо предусмотреть набор мнемосхем («экранов»),
позволяющих выводить оператору или общие данные о состоянии объекта в
целом, или подробные данные об отдельном участке процесса.
Кроме того, в отдельных окнах должен осуществляться просмотр и
корректировка аварийных уставок и технологических пределов параметров,
управления механизмами, графиков изменения параметров, подсказок и т.п.
Для удобства оператора, перемещение между начальными мнемосхемами
системы визуализации должно осуществляться в «одно нажатие» с
использованием манипулятора мышь, кроме того, у каждого из начальных окон
должна быть «горячая клавиша», при нажатии на которую отображается
соответствующее окно.
Оператор должен иметь возможность вызова индикации различных
вспомогательных окон поверх мнемосхем, щелкая мышью по полю параметра
(окно уставок), по механизму (окно управления механизмом), по регулятору
(окно управления регулятором) или по кнопкам специальных функций.
На каждой основной мнемосхеме в виде технологической схемы должен
быть графически отображен весть технологический процесс или его участок.
Технологическая схема анимируется динамически меняющимися
изображениями контролируемых механизмов и параметров.
65
В ПКУ местное отображение осуществляется с помощью панели типа
Weintek MT8100iЕ, связанной с ПЛК Stardom по сети Ethernet. Панель
отображения опрашивает ПЛК по протоколу Modbus/TCP. Содержание и вид
технологических схем на панели аналогичен уже имеющимся в системе
телемеханики на других кустах скважин. Разница только в том, при
расширении системы телемеханики на панелях новых шкафов телемеханики,
интегрированных в систему, в соответствии с техническим заданием будет
возможность пуска-остановки скважин.
Пример экрана местной панели приведен на рисунке 12.
Рисунок 12. Пример экрана местной панели
В ПКУ не предусматривается постоянное присутствие персонала.
Контроль и диспетчерское управление сооружениями промысла
осуществляется из операторной. Для этого в установлен сервер ввода-вывода,
который с использованием радиоканала осуществляет обмен данными со всеми
ПКУ. В операторной ЦДП установлен АРМ промысла, располагаемый на
территории ЦПС.
Надзор за системой телемеханики куста скважин осуществляет DCS типа
CENTUM CS-3000 фирмы Yokogawa Electric Corporation. DCS использует
66
систему связи Vnet/IP. Со стороны центра обмен данных осуществляется SIOS
(System Integration OPC Station) I/O сервером, связанным с контроллерами
Stardom по радиоканалу. SIOS обеспечивает интегрирование данных
контроллеров Stardom в систему DCS.
Разница в функциях только в том, при расширении системы телемеханики
у интегрированных в систему новых кустов скважин будет возможность пуска-
остановки скважин и из системы DCS, а так же если требуется и управление
БДР.
В местных контроллерах аналоговые измерения, поступающие через
Foundation Fieldbus, и физические аналоговые измерения единообразно
обрабатываются с помощью функционального блока PVI (Input Indicator)
контроллеров.
Обработка дискретных физических входов в контроллере происходит
единообразно с помощью функционального блока SI_1. Данные, обработанные
с помощью функциональных блоков PVI и SI_1, имеют названия с окончанием
„_PRM” и находятся в распоряжении DCS в качестве т.н. „access” параметров.
Параметры, считанные от ЭЦН, от автоматической групповой замерной
установки АГЗУ и от блока дозирования реагента БДР доступны для DCS в
форме значений типа INT, WORD и REAL. В качестве переменной BOOL
доступно и состояние достоверности этих сигналов.
В базе данных контроллера у всех данных, сформированных для DCS,
OPC flag установлен в TRUE. Сигналы контроллера, предназначенные для DCS,
содержатся в Excel файле с названием <идент. куста скважин>_OPC_Signals.
В центральной DCS мнемокадры, отображающие новые части технологии
– по образцу уже существующих в системе мнемокадров. Общий вид
технологического процесса представлен на рисунке рисунок 13.
67
Рисунок 13. Общий вид технологического процесса
Общий вид технологического процесса показывает расположение кустов
скважин и скважин на промысле. У кустов скважин при нажатии на зеленый
прямоугольник можно вызвать подробную картину данного куста.
Предупреждающий красный символ указывает, что с данным технологическим
объектом нарушена связь.
Мнемокадр куста скважин представлен на рисунке 14. Он полностью
повторяет структурную схему куста скважин.
68
Рисунок 14. Подробная технологическая схема куста скважин
Общий вид технологического процесса отображает подробную
технологическую схему одиночной скважины или куста скважин. На схеме
видны основные технологические параметры, относящиеся к скважинам,
значения давления, температуры, а также сигналы состояний местной
автоматики. На схеме при нажатии на прямоугольники ЭЦН и АГЗУ можно
вызвать мнемокадры, содержащие данные этих блоков.
Мнемосхема СУ ЭЦН представлена на рисунке 15. На рисунке 15 можно
видеть режим работы, актуальное состояние и основные параметры СУ ЭЦН
скважин куста. При нажатии на прямоугольник с данными, во всплывающем
окне появляется изображение расширенных данных СУ ЭЦН, рисунок 16.
69
Рисунок 15. Мнемокадр состояния СУ ЭЦН одной группы скважин
Рисунок 16. Подробные данные СУ ЭЦН
70
На рисунке 16 отображены данные, опрошенные контроллером через
Modbus RTU с СУ ЭЦН. С помощью кнопок управления внизу мнемокадра
есть возможность на включение и выключение ЭЦН.
Мнемокадр АГЗУ представлен на рисунке 17.
Рисунок 17. Мнемокадр АГЗУ
На рисунке 17 отображается актуальное состояние АГЗУ, которое
местный контроллер опрашивает с помощью Modbus RTU. Видно на какой
скважине в данный момент осуществляется измерение, значения измеренных
характеристик. Можно видеть, на какой измерительной ветви был последний
завершенный измерительный цикл, и в какой период времени. Щелкнув по
прямоугольнику данных данной скважины, появится всплывающее окно с
подробными данными измерительной ветви, рисунок 18.
71
Рисунок 18. Подробные данные измерительной ветви АГЗУ
На рисунке 18 отображаются подробные данные измерительной ветви
АГЗУ. Наряду с измеренными количественными и качественными
характеристиками отображается и время измерительного цикла, относящегося к
получению данных результатов.
В третьей главе проведен выбор оборудования системы. В работе за
основу взят комплекс технических средств фирмы «Yokogawa Electric»
(Япония), который позволяет обрабатывать десятки тысяч сигналов
одновременно, это позволит в дальнейшем расширять систему, путем
реализации новых функций повышения безопасности и надежности.
Принципиальная схема систем разработана на базе станции управления
типа AFV10D с дублированными процессорами, блоками питания процессоров,
шинами передачи данных по сети Vnet/IP.
Также, в третьей главе разработана инструкция для персонала.
72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе работы была разработана автоматизированная система управления
оборудованием по добыче нефти. Система позволяет управлять кустами
скважин без участия персонала, путем автоматизации основных функций
управления.
Анализ технологического процесса добычи нефти показал наличие
потребности в системе автоматизации кустов добычи нефти. Из-за тяжелых
климатических условий доставка персонала к кустам скважин крайне
затруднительна и очень затратна, поэтому, автоматизированная система
управления оборудованием по добыче нефти позволит значительно сократить
расходы на обслуживание.
Каждый куст скважин будет иметь свой контроллер с панелью
визуализации для локального управления и настройки системы. Данные со всех
кустов скважин будут передаваться по существующему радиоканалу в
диспетчерский центр, где будут созданы видеокадры, аналогичные
разработанным на локальной панели. Такое решение позволит упростить
обучение персонала и позволит управлять оборудованием через привычный для
сотрудников интерфейс.
В функции автоматизированной системы управления оборудованием по
добыче нефти, помимо управления технологическим процессом, входит
архивирование технологической информации, разграничение доступа
сотрудников, изменение параметров процессов.
Для управления параметрами применены регуляторы. Во второй главе
проведен расчет регулятора перепада давления, для расчета оптимальных
параметров.
В работе за основу взят комплекс технических средств фирмы «Yokogawa
Electric» (Япония), который позволяет обрабатывать десятки тысяч сигналов
одновременно, это позволит в дальнейшем расширять систему, путем
реализации новых функций повышения безопасности и надежности.
73
Принципиальная схема систем разработана на базе станции управления
типа AFV10D с дублированными процессорами, блоками питания процессоров,
шинами передачи данных по сети Vnet/IP.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы выполнены
следующие задачи:
1) Рассмотрены современные средства и технологии автоматизации.
2) Проведен анализ объекта и составлено техническое задание.
3) Разработана схема автоматизации, выделены функции, реализуемые
системой.
4) Проведен выбор оборудования и разработана принципиальная схема
системы.
5) Разработана инструкция для персонала.
Учитывая, что все поставленные задачи в выпускной квалификационной
работе полностью выполнены, можно обоснованно утверждать, что главная
цель исследования достигнута.
74