Автоматизация насосного оборудования нефтяных месторождений

 

Необходимым условием при выборе источника питания является то, что его мощность должна быть больше мощности, потребляемой всеми модулями и процессором.

Выбранный источник питания – 1746 - Р2.

Характеристики блока питания:

• напряжение – 85-132/170-265 VАС, 47-63Гц;
• потребляемая мощность – 180 В×А;
• допустимая нагрузка – 5А для 5В, 0.96А для 24В.

 

 

3.3 Разработка  алгоритма управления технологическим  процессом

 

При первом проходе программы происходит инициализация аналоговых входных модулей, сначала 1746-NI16I, путем отправки на соответствующие порты вывода процессора слов конфигурации, определяющих режим работы модуля. После инициализации происходит безусловный переход к подпрограмме, обеспечивающей функционирования объектов сепарации 1й и 2й очереди. В данной подпрограмме происходит обработка данных, поступающих с датчиков, установленных на технологических блоках и объектах, конструкционно- или функционально- относящихся ко второй очереди. Регулирование параметров, предусмотренных техническим заданием производится при помощи инструкции ПИД-регулирования (приложение В).

Обработка данных происходит следующим образом.

После проверки канала на исправную работу происходит чтение и запись в память данных с датчика в масштабе, предназначенном для ПИД-регулирования (выбран при составлении слова конфигурации для модулей). Параллельно с этим происходит масштабирование данных в реальные величины, для последующей передачи на верхний уровень (HMI - Human-Machine Interface). Данные в масштабе, предназначенном для ПИД-регулирования (0 - 16383) используются в процедуре регулирования, как входные данные для ПИД-функции. Выработанное ПИД-инстукцией управляющее воздействие анализируется при помощи функций сравнения, и на основе полученного результата устанавливается требуемое положение клапана, после чего происходит возврат в основную программу [19].

При наличии команды на запуск насоса происходит переход к подпрограмме включения насоса, реализованной следующим образом.

В случае удовлетворения текущих технологических параметров насоса условиям запуска, начинает открываться входная задвижка, параллельно с этим действием происходит запуск таймера, используемого для определения отказа задвижки. После открытия входной задвижки происходит включение нефтяных насосов. В случае, если в течение отведенного времени (2 минуты) входная задвижка не откроется предусмотрена сигнализация об отказе. При нормальном функционировании входной задвижки и включении насосов происходит открытие выходной задвижки (режим запуска насоса - на открывающуюся задвижку) с запуском таймера, используемого аналогично, описанному выше. Процедуры подпрограммы останова нефтяных насосов (ДНС в целом) обратны процедурам подпрограммы пуска.

 

 

3.4 Верхний уровень  управления

 

Рабочее место оператора

Рабочее место оператора представляет собой IBM-совместимый компьютер в промышленном исполнении, с установленным программным обеспечением фирмы Rockwell Software и имеющим доступ к локальной сети предприятия, с выходом на средства вывода информации в печатном виде (принтер).

Описание разработанного интерфейса оператора

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) — это программное обеспечение, предназначенное для оказания инженеру помощи в создании в кратчайшие сроки надежной и быстродействующей системы управления процессом.

При разработке дипломного проекта были рассмотрены следующие системы SCADA.

RSView32 [6].

Изготовитель RSView32, компания Rockwell Automation, является признанным мировым лидером в производстве комплексных средств автоматизации. SCADA-система RSView32 представляет собой интегрированное программное обеспечение человеко-машинного интерфейса для сбора данных, оперативного контроля и управления автоматизированными устройствами и технологическими процессами.

RSView32 представляет собой  один из компонентов комплекса  средств для визуализации технологических  процессов ViewAnyWare. Это интегрированное, основанное на компонентах программного обеспечения человеко-машинного интерфейса, для контроля и управления автоматизированными устройствами и процессами. В RSView32 используются только открытые коммуникационные стандарты, что обеспечивает максимально эффективную связь не только с другими продуктами Rockwell Software, но и с продуктами Microsoft и сторонними приложениями. RSView32 является первым программным продуктом человеко-машинного интерфейса, в котором полностью использовались преимущества передовых технологий компании Microsoft, для того, чтобы:

открывать графические дисплеи RSView32 в виде OLE-контейнеров для элементов управления ActiveX, что дает возможность встраивать в свои собственные проекты уже готовые решения, выбирая из тысяч элементов управления ActiveX сторонних поставщиков;

разработать модель объекта, чтобы выделить отдельные части его функциональных возможностей, что позволяет RSView32 легко взаимодействовать с другими основанными на компонентах программными продуктами;

интегрировать популярный Visual Basic for Applications компании Microsoft в качестве встроенного языка программирования, предоставляя практически неограниченное количество способов настройки и расширения проектов RSView32;

поддерживать стандартные OPC как для сервера, так и для клиента, с целью осуществления быстрой и надежной связи с множеством аппаратных устройств различных поставщиков;

реализовать технологию Add-On Architecture с целью расширения функциональных возможностей RSView32 и интеграции новых свойств в ядро RSView32.

Система RSView32 поддерживает все передовые технологии Windows и легко взаимодействует с большинством аппаратных платформ с помощью OPC и DDE, а также интегрируется с другими программными продуктами, эффективно используя технологии ActiveX, VBA, OLE и ODBC.

Особенности RSView32:

интуитивно-понятный интерфейс для создания графических представлений участков технологического процесса (экранов), включая сложные графические объекты, такие как тренды или отчеты по сигналам тревоги;

передача визуальной информации с помощью анимации экранов;

встроенный Visual Basic for Applications для расширения возможностей RSView32;

комплекс средств для оповещения оператора: отслеживание трендов, обнаружение событий, контроль сигналов тревоги;

протоколирование данных;

высокопроизводительные стандарты OPC или DDE для связи с управляемыми устройствами;

уникальные средства тестирования и отладки, включая изменение проекта в режиме on-line;

16 уровней защиты проекта  и защиты на уровне системы.

SCADA-система iFIX, изготовленная компанией Intellution.

Первая характеристика этого пакета - это надежность. Для предприятия любой отрасли жизненно необходима безошибочная и безотказная работа систем автоматизации.

Не менее важным является вопрос безболезненной интеграции системы автоматизации в существующую инфраструктуру предприятия. Для решения этой задачи в iFIX включена поддержка различных протоколов обмена данными: OPC (клиент, сервер), OLEDB, ODBC, DDE. С их помощью также осуществляется передача производственной информации в архивы исторических данных и системы более высокого уровня. Также для iFIX существуют драйверы ко многим программируемым контроллерам.

Для критичных производств используются системы автоматизации на базе SCADA-системы iFIX с резервированием. В таких системах все основные функции продублированы, например, сбор технологической информации осуществляют два независимых SCADA-сервера iFIX. При нарушении связи с одним из них, второй продолжает выполнять свои функции. Резервирование позволяет обеспечить контроль и управление производственными процессами в любых ситуациях.

Создание проектов в iFIX осуществляется в удобной и многофункциональной среде разработки Intellution Workspace. Интуитивно понятный интерфейс, большое количество мастеров-помощников (анимации, закрашивания, открытия/закрытия/замены рисунков, переключения дискретных тегов и т.п.) и встроенная библиотека объектов Dynamo позволяют значительно сократить время разработки проекта и сосредоточить основные усилия не на освоении пакета, а на реализацию стоящих перед разработчиком задач.

В состав iFIX также включена демо-система с примерами проектов из различных отраслей: химическая, фармацевтическая, водоснабжение и дискретное производство. Демо-система позволяет не только быстрее освоить возможности пакета, но и использовать эти примеры целиком или частично при разработке собственных систем.

Для решения сложных или нестандартных задач в SCADA-пакет встроен один из наиболее широко распространенных в мире языков программирования MS VBA.

Для безопасного внедрения объектов ActiveX компания Intellution разработала технологию Secure Containment. Использование этой технологии позволяет предотвратить сбой или отказ от работы системы автоматизации при возникновении ошибки в объекте ActiveX.

Многоуровневая система безопасности iFIX осуществляет контроль доступа персонала к системе управления и предоставляет каждому сотруднику функции в соответствии с его правами доступа.

iFIX поддерживает клиент-серверную архитектуру, что делает его весьма гибким средством для построения систем автоматизации. При этом SCADA-сервер выполняет сбор данных, их анализ и хранение в архиве, генерацию тревог, организацию диспетчерского управления. Узлы-клиенты iClient получают всю необходимую информацию от SCADA-серверов и реализуют функции визуализации и диспетчерского управления.

Кроме того, система управления на базе SCADA-пакета iFIX может быть построена с использованием терминального режима, в котором все вычисления выполняет один мощный компьютер, а подключенные к нему терминалы служат лишь для ввода информации и отображения результатов.

При использовании iFIX в терминальном режиме центральным элементом является Terminal Server с установленным программным пакетом iClientTS, организующим мультисеансовый, многопользовательский режим работы для подключенных к нему терминалов. iClientTS это также клиент iFIX, он реализует все основные функции обычного клиента iClient, такие как VBA скрипты, тренды, тревоги, защита и т.п. В терминальном режиме вся обработка информации производится централизованно, на терминальном сервере, благодаря чему в качестве терминалов могут использоваться бездисковые персональные компьютеры (ПК) и маломощные компьютеры. Работа клиента в терминальном режиме осуществляется через web-браузер, при этом не требуется установки дополнительного ПО.

Для генерации отчетов в iFIX используются встроенные библиотеки Crystal Reports. Для сбора исторических производственных данных в состав iFIX включен модуль классической истории.

Sitex, SCADA-пакет, разработанный фирмой Jade Software [8].

Sitex — программный пакет класса SCADA был разработан английской фирмой Jade Software в 1995 г. Sitex вобрал в себя современные теоретические взгляды на построение SCADA-пакетов и практический опыт работы в области промышленной автоматизации.

Пакет Sitex спроектирован так, чтобы удовлетворить самые требовательные запросы в области мониторинга и систем управления. Этот SCADA-пакет обеспечивает многие возможности, обычно отсутствующие у его аналогов, базирующихся на ПК, и его цена нехарактерна для пакетов реального времени, работающих в среде операционных систем в стандарте POSIX. Мощностью и структурой Sitex обязан операционной системе QNX. Благодаря системе абсолютных приоритетов, реализованных в архитектуре микроядра, QNX идеальна для такого рода приложений. Эта операционная система имеет собственные средства для работы в сети, обеспечивающие быструю связь, устойчивую к отказам (FLEET), равномерную загрузку и избыточность сети. QNX в полной мере реализует возможности, предоставляемые современными процессорами, так как приложения в этой среде работают в защищенном режиме, целиком используя 32-разрядный код. Механизм абсолютных приоритетов QNX позволяет вести параллельную обработку: например, в одном окне можно следить в реальном времени за трендом на дисплее, отображающем процесс, и в то же время модифицировать базы данных в онлайновом режиме.

POSIX-образная, надежная файловая  система делает данные пользователя  более защищенными. Графический  пользовательский интерфейс Open Look, обеспечиваемый графической средой QNX Windows и используемый в Sitex, облегчает его изучение и использование. Несколько окон могут быть открыты одновременно, причем все они будут обновляться в режиме реального времени. Основу Sitex составляют несколько серверов (баз данных, ввода-вывода, предыстории и быстрой предыстории) и администраторов (доступа, управления, сообщений, исходных данных).

Далее везде под сервером понимается программный компонент, а не отдельный компьютер. Каждый сервер в Sitex может поддерживать одновременно работу нескольких серверов ввода-вывода.

В Sitex реализована очень мощная система управления тревогами, которая имеет 99 приоритетов. Для числовых данных контролируются значения параметра по следующим уровням: hi (“верхнее”), hi-hi (верхнее критическое), lo (“нижнее”), lo-lo (нижнее критическое), а также скорость изменения параметра. Sitex ведет многостраничный журнал тревог с возможностью просмотра по приоритету и по хронологии, в который включает кроме “штатных” и сообщения по тревогам, определяемым пользователем. Кроме того, обнаруженные тревоги остаются в списке до момента подтверждения и запись производится в суточные файлы тревог/событий с автоматической обработкой последовательностей событий.

Sitex присваивает временные отметки записям тревог с разрешением 1 мс, и тем не менее он способен регистрировать несколько сотен сообщений в секунду с этой интенсивностью. При просмотре журнала тревог крайне полезной является возможность, нажав мышью на интересующей строке тревоги сразу увидеть место (на экранной форме), где эта тревога произошла.

Управление тревогами гибко конфигурируется, что позволяет пользователю как угодно менять содержание сообщений и через администратор сообщений выдавать свои собственные.

Система оперативного контроля и управления включает:

средства отображения текущих значений точек БД, которые облегчают проверку и поиск неисправностей, а также обеспечивают доступ к меню точки. Этот доступ позволяет выполнять запрет/разрешение тревоги, ручную перезапись значения параметра, контролировать вывод и создавать комментарии для точки (информационные и управляющие);

во-вторых, в систему входит администратор управлений, который обеспечивает контроль за очередями управляющих запросов, проверяет буфер ввода-вывода на наличие команд управления и передает их серверам ввода-вывода, генерирует тревоги при неисполнении запросов и выполняет проверку по таймеру их выполнения.

Sitex включает отдельный пакет отображения трендов. Эти тренды могут быть легко сконфигурированы, сохранены и воспроизведены без необходимости вызова построителя экранных форм. Временной интервал тренда может быть изменен “на ходу”, и можно даже добавлять и удалять число параметров во время просмотра тренда. Программа, которая отвечает за ведение предыстории и запись ее на диск с целью построения трендов и отчетов, называется историк. Историк в Sitex устроен просто, он удобен в обращении и, если нужно, используется при восстановлении данных. Он быстр и надежен, а формат его файлов открыт для пользователей. Доступ к данным предыстории осуществляется просто открытием одного из ежедневных файлов событий и чтением из него списка данных с временными отметками. В Sitex запись предыстории по точке назначается в редакторе БД.