Оптимизация диспетчерского контроля нормативных параметров

Большой интерес специалистов к промышленной автоматизации не только у нас в стране, но и во всем мире объясняется устойчивой тенденцией роста спроса на средства автоматизации. Рассмотрим одно из основных направлений АСУТП – Система диспетчерского контроля и управления (СДКУ), в рамках АК «Транснефть».

Основное назначение СДКУ – автоматизация контроля и управления технологическим процессом перекачки нефти и состоянием объектов, участвующих в транспортировке и хранении нефти. Так как контроль нормативных параметров является важным пунктом в транспортировке нефти, было разработано отдельное автоматизированное рабочее место (АРМ). Взаимодействие АРМ КНП и одного из серверов ДМЗ происходит по технологии «клиент-сервер». Данная технология предполагает существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылают запрос, и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом. В данном случае клиентом является АРМ КНП с установленным на нем ПО, а сервером - сервер ДМЗ ( основной или резервной). Для создания отдельного АРМ КНП какой- либо нефтеперекачивающей станции и прилагающей к ней линейной части необходимо разработать экранные формы, так же создать базу сигналов для передачи и отображения состояния параметров.

Контроль за нормативными параметрами должен организовываться и производиться на уровне нефтеперекачивающей станции (НПС) на отдельном независимом АРМ КНП, не влияющим на работу систем автоматизации и телемеханизации контролируемого объекта. Задачу контроля за нормативными параметрами целесообразно реализовать именно на отдельном АРМ КНП по следующим причинам:

• -    функционирование программного обеспечения (ПО) АРМа КНП с учетом возникновения возможных сбоев ПО и нештатных ситуаций не должно никоим образом воздействовать на систему автоматизации НПС, в т.ч. непосредственно на управляющие АРМы операторов НПС,

• -    необходимо разделение локальной технологической сети АСУ ТП НПС и сети передачи данных СДКУ с уровня РДП (ТДП) на уровень НПС при организации контроля за прилегающей линейной частью,

• -    структурная схема и программная платформа АРМа КНП должны быть унифицированы для всех объектов ОАО "АК "Транснефть" и

• независимы от типа применяемой программной платформы и прикладного ПОАРМа оператора НПС,

• -     работы по модернизации АРМа КНП не должны требовать вывода из

работы АРМа оператора НПС и остановки НПС.

При анализе используемых в настоящее время типов систем автоматизации НПС выявлено 4 основных группы систем автоматизации (СА) НПС:

• -    релейные системы автоматизации НПС, не имеющие каналов передачи

данных TCP/IP и имеющие только телемеханические каналы (схема организации представлена на рис.1);

• -    релейные системы автоматизации НПС с каналами передачи данных

TCP/IP (схема организации представлена на рис.2);

• -    микропроцессорные системы автоматизации НПС, не имеющие

каналов передачи данных TCP/IP и имеющие только телемеханические каналы,

• -    микропроцессорные системы автоматизации НПС с каналами передачи данных TCP/IP.

Рис. 1. Схема организации контроля нормативных параметров для НПС с релейными системами автоматики без использования каналов передачи данных TCP/IP

Микропроцессорные системы автоматизации НПС в настоящее время в наибольшей степени обеспечивают отображение параметров, подлежащих контролю, объем доработок таких СА НПС для выполнения в полном объеме требований Регламента минимален. В релейных системах автоматизации НПС, как правило, не реализован контроль проходящих давлений НПС, контроль состояния системы энергоснабжения НПС, и перепад давления на ФГУ, т.о. объем доработок таких СА НПС максимален.

Рис.2. Схема организации контроля нормативных параметров для НПС с релейными системами автоматики с использованием каналов передачи данных TCP/IP.

Современные SCADA-системы    легко    взаимодействуют    со стандартными и пользовательскими программами, в результате чего возникают решения по визуализации, которые точно удовлетворяют практическим требованиям. Благодаря открытым интерфейсам системные интеграторы могут разрабатывать собственные приложения, целенаправленно надстраивая системные расширения.

CPC DA wwrw

Рис.3. Обмен данными между компонентами SCADA – системы.

SCADA – система предназначена для автоматизации технологических процессов. В состав SCADA – системы входят инструменты для формирования и изменения состава сервера ввода/вывода. Сервер ввода/вывода обеспечивает обмен данными с системами автоматики и телемеханики и доступ к технологической информации по стандартному интерфейсу OPC. Обмен данными между компонентами SCADA – системы представлен на рис.3.

Сервер ввода/вывода обеспечивает выполнение следующих функций: ‒ сбор данных от подчиненных устройств и передача управляющих воздействий подчиненным устройствам;

‒ пересчет значений, получаемых с контроллеров, из физических единиц измерении в инженерные;

‒ предоставление доступа ко всей оперативной информации по интерфейсу OPC DA;

‒ обмен данными со сторонними OPC серверами;

‒ отслеживание достоверности технологических сигналов

‒ логическая обработка технологических сигналов;

‒ генерация сообщений о событиях, происходящих в системе, трансляция в локальную сеть, отображение в текстовом виде на каждом рабочем месте и голосовое озвучивание;

‒ ведение исторического журнала событий;

‒ сохранение истории изменения технологических сигналов и отображение исторических значений в виде трендов;

‒ резервирование серверов ввода/вывода с синхронизацией исторических данных;

‒ резервирование исторической информации.

OPC AE клиенты подключаются к серверу ввода/вывода и подписываются на получение уведомлений об авариях.

OPC DA клиенты изменяют значения сигналов сервера ввода/вывода, которые являются источниками данных для модуля OPC AE. Модуль OPC AE отслеживает изменения сигналов – источников данных. При выполнении заранее определенных условий модуль OPC AE формирует и передает OPC AE клиентам уведомление. Также соответствующее уведомление передается агенту истории, который пересылает его серверам истории.

OPC AE клиент квитирует полученное от сервера ввода/вывода уведомление, квитанция передается модулю OPC AE. Далее модуль OPC AE пересылает уведомление всем подключенным OPC AE клиентам, а так же передает информацию о квитировании агенту истории.

Модуль OPC AE входит в состав сервера ввода/вывода и предназначен для обнаружения выполнения заранее определенных условий (алармов) и передачи оповещений об их наступлении всем подключенным клиентам, выполняет следующие функции:

‒ отслеживание условий, генерация уведомлений по заданным условиям и передача информации по условиям подключенным клиентам;

прием информации о квитировании алармов от одного из клиентов и передача информации по квитированию алармов подключенным клиентам.

Модуль вычислений сервера ввода/вывода предназначен для анализа, предварительной обработки и последующего вычисления математико-логических выражений, описывающих взаимосвязи между сигналами сервера ввода/вывода.

Переменные, участвующие в формулах - это сигналы и свойства сигналов сервера ввода/вывода, а также локальные (временные) переменные. Никакие другие переменные не обрабатываются.

Модуль вычислений состоит из нескольких подсистем (рис. 4 ).

СЛУЖБА ИНТЕРВАЛОВ

СЛУЖБА РАСПИСАНИЙ

ПОДСИСТЕМА КОНФИГУРАЦИИ

ПОДСИСТЕМА ОБРАБОТКИ СОБЫТИЙ

СЕРВЕР ВВОДАВЫВОДА

ДЕРЕВО СИГНАЛОВ

ПОДСИСТЕМА КОМПИЛЯЦИИ ВЫЧИСЛЕНИЯ

СЛУЖБА ИНТЕРВАЛОВ

Рис. 4

Подсистема конфигурирования обеспечивает считывание настроек из подсистемы конфигурации. Модуль не отслеживает динамические изменения конфигурационных параметров (кроме параметров группы Отображаемые сообщения в журнале приложений), поэтому при изменении конфигурации необходимо перезагрузить модуль для того, чтобы изменения вступили в силу.

Подсистема компиляции/вычисления осуществляет компиляцию формул в быстро исполняемый код и их последующее выполнение.

Службы интервалов и расписаний отвечают за обработку процедур по таймеру и по расписанию.

Далее рассмотрим этапы запуска модуля вычислений.

• 1.    Считывание общей конфигурации.

• 2.    Считывание  функций  пользователя и процедур, заданных в

• 3.    Сканирование дерева сигналов с целью выявления сигналов, участвующих в логических связях; считывание формул и процедур, привязанных к сигналам.

• 4.    Компиляция всех функций пользователя, формул и процедур если формула для значения сигнала содержит ошибку, соответствующему сигналу устанавливается качество OPC_QUALITY_CONFIG_ERROR.

• 5.    Удаление формул, которые заведомо приводят к зацикливанию. Сообщение об удалении формул заносится в журнал. Если к зацикливанию приводит формула для значения сигнала, то соответствующему сигналу устанавливается качество OPC_QUALITY_CONFIG_ERROR.

• 6.    Выполнение всех формул для вычисления значения сигналов и свойств, и тех процедур по изменению, для которых установлен флаг Выполнять при старте.

• 7.    Выполнение процедур По старту.

• 8.    Старт службы расписаний и службы интервалов.

конфигурации модуля (По старту, По останову, По расписанию, По таймеру)

Действия, выполняемые модулем в процессе работы:

• -    при получении уведомления об изменении участвующего в вычислениях свойства выполняются следующие действия:  в очередь

вычислений заносятся сначала процедуры по изменению свойства, затем все формулы для значения, в которые данное свойство входит в качестве аргумента;

• -    при изменении свойств Value(2), Quality(3) или TimeStamp(4) в очередь вычислений заносятся процедуры по изменению соответствующего сигнала и формулы, в которые этот сигнал входит в качестве аргумента;

• -    если исполняемая формула (процедура) приводит к зацикливанию или переполнению стека, то она удаляется из рассмотрения (но не из свойств модуля или сигнала), а в журнал приложений заносится соответствующее сообщение. Если к зацикливанию приводит формула для значения сигнала, то соответствующему сигналу устанавливается качество OPC_QUALITY_CONFIG_ERROR;

• -    если исполняемая формула (процедура) вызвала ошибку на сервере ввода/вывода (например, используемый в формуле сигнал был удален или изменился его тип), то она удаляется, в журнал заносится сообщение об ошибке.

При получении сигнала о завершении работы происходит поэтапная остановка работы модуля.

Автоматизированные системы управления позволяют в едином информационном пространстве оперативно решать главные технологические, экономические и управленческие задачи, обеспечить менеджеров различного уровня управления необходимой и достоверной информацией для принятия оптимальных решений. Интегрирование всех составных частей системы контроля и управления в единой технологии минимизирует затраты на их стыковку, сокращает время обмена и преобразования данных, исключает потери информации, повышая тем самым надежность и эффективность создаваемых систем. Открытая архитектура аппаратного и программного обеспечения позволяет наращивать состав измерительной аппаратуры и вводить новые алгоритмы контроля, развивать и модернизировать уже внедренные системы.

Таким образом, было принято актуальное решение оптимизировать автоматизированную систему диспетчерского контроля и управления для нефтеперекачивающей станции, чтобы сохранить немало времени и сил, а так же повысить производительность.