EnglishУкраїнськаРусский
Login/New
08.02.2013 12:38 Age: 4 yrs

By: Roman Savochenko

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"

Генеральный Подрядчик: ООО "ТРЭИ-Холдинг" — филиал "ТРЭИ-Красноярск"

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. («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)


АСКДК нефтебазы

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" (knp.krsn.ru). Генеральный Подрядчик ООО "ТРЭИ-Холдинг" — филиал "ТРЭИ-Красноярск" (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 (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 (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.

Монтаж. Разводка проводов в коробке. Температура воздуха -35°С. (63 Кб)
Рис. 1. Монтаж. Разводка проводов в коробке. Температура воздуха -35°С.


Шкаф управления ШУ. (220 Кб)
Рис. 2. Шкаф управления ШУ.


АРМ оператора. (54 Кб)
Рис. 3. АРМ оператора.


Основное окно интерфейса визуализации АРМ оператора АСКДК (289 Кб)
Рис. 4. Основное окно интерфейса визуализации АРМ оператора АСКДК


Группа «диагностика», «Мнемосхема диагностика, М0_911Е», лист 2 (387 Кб)
Рис. 5. Группа «диагностика», «Мнемосхема диагностика, М0_911Е», лист 2


Группа «АСН-5Н, ПС5», «Мнемосхема ПС5, АСН-5Н», лист 1. Этап испытаний. (139 Кб)
Рис. 6. Группа «АСН-5Н, ПС5», «Мнемосхема ПС5, АСН-5Н», лист 1. Этап испытаний.


Группа графиков «АСН-5Н, ПС5», Сигнал датчика QT26=25.00[%НКПР], что превышает предупредительную уставку (20 [%НКПР]). Этап испытаний. (137 Кб)
Рис. 7. Группа графиков «АСН-5Н, ПС5», Сигнал датчика QT26=25.00[%НКПР], что превышает предупредительную уставку (20 [%НКПР]). Этап испытаний.


«Мнемосхема ПС5, АСН-5Н», сигнал датчика QT26=55.00 [%НКПР], что превышает аварийную уставку (50 [%НКПР]). Этап испытаний. (139 Кб)
Рис. 8. «Мнемосхема ПС5, АСН-5Н», сигнал датчика QT26=55.00 [%НКПР], что превышает аварийную уставку (50 [%НКПР]). Этап испытаний.


«Протокол нарушений», сигнал датчика QT26 за пределом шкалы [0;100] %НКПР. Этап испытаний. (256 Кб)
Рис. 9. «Протокол нарушений», сигнал датчика QT26 за пределом шкалы [0;100] %НКПР. Этап испытаний.


4260