SCADA для трубопроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

Институт нефти и газа

Кафедра топливообеспечения и горюче-смазочных материалов

Реферат

на тему: SCADA для трубопроводов

Выполнил:

Студент гр. НБ 11-06

М.В. Григоренко

Проверил:

Г.В. Ващенко

Красноярск 2013

Содержание

Введение

1. Понятие и предназначение системы Modcon SCADA

1.1 Дистанционные терминалы RTU

2. Решение промышленной безопасности системы Modcon SCADA

3. Модуль анализа качества нефтепродуктов в Modcon SCADA

3.1 Модуль качества сырой нефти, определяемой с помощью SCADA

3.2 Модуль качества природного газа

4. Modcon SCADA - безопасность трубопровода

Заключение

Список использованных источников

Введение

диспетчерский дистанционный нефтепродукт газ

Сегодня никто не оспаривает важность и значимость правильного выбора программного обеспечения, в частности SCADA - системы, при автоматизации промышленных предприятий. Через трубопроводы транспортируется все виды жидкостей и газов, например: бензин, сырая нефть, дизельное топливо, природный газ, вода, сточные воды и опасные материалы. Они требуют очень точного определения и нуждаются в контроле над спецификациями трубопроводного процесса, которые включают качество и количество транспортируемых продуктов, для гарантии точного соблюдения договоров на их поставку. Утечки, потери и выбросы из этих трубопроводов могут нанести вред окружающей среде, загрязнить водные или земельные ресурсы. Согласно статистике, среди причин отказов на магистральном нефтепроводе на первом месте стоят механические повреждения сторонними организациями (32%), затем коррозия (30%) и брак сварочно-монтажных работ (24%). Также в настоящее время трубопроводные компании все чаще сталкиваются с нарастающей потребностью в защите своих активов от деятельности различного рода злоумышленников, от простого воровства до терроризма.

В данном реферате я попробую разобраться, что же такое система - SCADA, как и для чего она применяется на нефтяных предприятиях для трубопроводов, а также рассмотрю все достоинства данной системы.

1. Понятие и предназначение системы Мodcon SCADA

SCADA - система (Supervisory Control And Data Acquisition), информационно - управляющие системы, являющиеся классом систем управления, используемых во множестве различных приложений для обеспечения централизированного контроля в географически распределённой среде. В нефтегазовой промышленности в настоящее время активно развивается и используется Modcon Systems SCADA, которая предлагает широкий ряд услуг в области автоматизации трубопроводов, с применением самых новых, проверенных, технологий. Modcon SCADA представляет надежные, масштабные, дружественные пользователю, общедоступные комплексные решения, которые могут быть интегрированы в существующие платформы и системы контроля без нарушения их целостности. Решения сфокусированы на всех ключевых факторах, таких как качество продукта в трубопроводе, гибкость системы управления и возможность отслеживания и обнаружения утечек, минимальное обслуживание системы, эксплуатационные качества трубопроводов и регулярная проверка на соответствие техническим условиям в течение всех этапов работы над проектом - от первоначальной разработки до установки и последующего расширения.

Modcon SCADA - система, предназначенная для диспетчерского управления и сбора данных. Данная система разработана для обеспечения возможности рационального и эффективного мониторинга и контроля над трубопроводом в режиме реального времени при помощи контроллеров, расположенных в центральной операторской. Система включает следующие основные компоненты:

1. Полевое оборудование для качественных и количественных измерений;

2. Систему защиты трубопроводов для контроля над действиями, производящимися по периметру и на самих трубопроводах, в режиме реального времени;

3. Сети радио, спутниковой, оптико-волоконной или сотовой связи с целью передачи полевых данных на операторский пульт управления SCADA, который позволяет оператору наблюдать за текущими или историческими данными, получать сигналы тревоги и производить контроль над полевым оборудованием.

Владельцы трубопроводов используют системы Modcon SCADA для рационального и эффективного мониторинга и контроля над работой своих трубопроводов, насосных станций, терминалов наполнения в режиме реального времени с помощью контроллеров, расположенных в центральной операторской. Данные поступают от полевого оборудования и Модулей Контроля Качества Продукции (МККП) и выводятся на дистанционные терминалы (RTU), поточные компьютеры и/или программируемые логические контроллеры (PLC), которые затем передают информацию на станцию управления SCADA посредством полевых коммуникационных сетей. Дистанционные терминалы и операторский пульт SCADA преобразовывают необходимые данные, выполняют промежуточные расчеты, проверку нестандартных условий, которые должны быть переданы на рассмотрение трубопроводного оператора, а также сохраняет данные для обзора, долгосрочного архивирования и для применения модернизированными приложениями и открытыми протоколами Fieldbus. Fieldbus - это сеть для промышленного применения, которая используется для связи изолированных друг от друга (по функциям) таких устройств, как контроллеры, датчики, силовые привода и тому подобное. Трубопроводные контроллеры взаимосвязаны со станцией мониторинга SCADA через графический интерфейс (HMI), который позволяет наблюдать за текущими и историческими данными, получать сигналы тревоги и контролировать полевое оборудование.

Трубопроводные системы Modcon SCADA существуют как небольшие, так и крупномасштабные; относительно простые и довольно сложные; важные и предельно критические как с финансовой стороны, так и с точки зрения безопасности. Небольшие системы SCADA могут включать локальную станцию контроля/мониторинга, которая также поддерживает пульт HMI, для обработки данных нескольких сотен позиций, расположенных в некритических условиях окружающей среды. Крупные системы SCADA могут включать комплекты серверов и гибридных контроллеров с тройным резервом, в распространенной конфигурации, охватывая несколько географических расположений наряду с многочисленными рабочими станциями HMI, обслуживающим персоналом и управлением. Масштаб, сложность и наличие резервов систем управления трубопроводами определяются такими факторами, как количество позиций, скорость приобретения данных и требования к работоспособности системы.

1.1 Дистанционные терминалы RTU

Дистанционные терминалы полностью адаптированы для полевой установки, непосредственно в жестких условиях газовых и жидкостных трубопроводов, обладают как способностью транспортирования газов и жидкостей, так и их хранения. Системы разработаны для установки в наиболее опасных зонах при диапазоне рабочих температур -40°C - 70°C. Они удовлетворяют строгим требованиям международного стандарта ISO 14001 в отношении стойкости к коррозии и предлагают предельно экономичные, внутренне безопасные решения, поскольку объединяют в одном пакете внутреннюю безопасность и очистку сигнала датчика, заменяя сегодняшние, традиционные решения с разделением барьеров и систем очистки и безопасности сигналов. Пробег всех сигналов может завершаться на местах, а информация будет передаваться на систему главного компьютера по открытой сети. Связь от терминалов RTU, установленных по всей длине трубопровода, обеспечивается оптико-волоконными или беспроводными системами передачи высокочастотных сигналов - RF. Терминалы RTU позволяют гибко программировать режимы сбора, первичной обработки и передачи данных.

Терминалы RTU разработаны в соответствии с требованиями владельцев и операторов, контрактных инженеров, системных интеграторов трубопроводов и производственных предприятий, которые осуществляют поставки или управляют трубопроводами, резервуарными парками и терминалами распределения продукции. Система основана на монтируемой в полевых условиях платформе технологических входов/выходов, что дает экономию при установке, сокращая полевое проводное соединение и предлагая при этом достаточно прочную конструкцию для установки в опасных и жестких условиях. Такую выгоду не могут дать простые устройства удаленного ввода/вывода, разработанные для контролируемых, мягких условий. Технологические входы/выходы обеспечивают пользователя диагностикой, управлением сбоями и целостностью информации.

2. Решение промышленной безопасности системы Modcon SCADA

Решение промышленной безопасности предлагает владельцам систем Modcon SCADA и управления производственными процессами, решение уровневой защиты для их промышленных систем посредством установки защитного оборудования непосредственно перед каждым нуждающемся в защите контрольным прибором (или группой до 16 приборов). Это оборудование обеспечивает защиту прямо перед критическими точками приборов, что позволяет применить стратегию «глубокой защиты», так что если даже хакеру или вирусу удается проникнуть сквозь главную корпоративную сеть, они столкнутся с рядом сфокусированных на SCADA защитных устройств прежде, чем смогут нанести какой-либо ущерб самой системе.

Каждый удаленный защитный модуль центрально конфигурируется, контролируется и управляется Центральной Платформой Управления (ЦПУ), расположенной где-либо в корпоративной сети. Здесь функции каждого вида оборудования могут автоматически переключаться на удовлетворение нужд безопасности защищаемых им приборов. В отличие от традиционных решений, решение промышленной безопасности было разработано с учетом условий окружающей среды, возможностей персонала и промышленной необходимости.

Полевые инженеры просто подключают подачу электроэнергии на защитное оборудование и только подсоединяют два сетевых кабеля. Пользуясь ЦПУ, специалисты, занятые в сфере безопасности компании, могут легко проводить мониторинг любой системы, скоординировано реагируя на угрозу в рамках всей компании.

Наилучшим является то, что система достаточно гибка как для применения небольшими системами SCADA с одним дистанционным терминалом RTU, так и для удовлетворения потребностей крупных проектов с тысячами важнейших приборов, разбросанных в зоне трубопровода.

При помощи технологии кодирования и защиты компьютерной связи, можно управлять системой безопасности на расстоянии. Это включает не только конфигурирование системы, но и мониторинг сигнализаций, и отчет об аварийных ситуациях.

3. Модуль анализа качества нефтепродуктов в Modcon SCADA

Модуль анализа качества нефтепродуктов Modcon представляет собой прорыв в области идентификации транспортируемых по трубопроводу продуктов, их качества и мониторинг интерфейса.

Внутренне безопасная система пробоотбора и низкая стоимость системы являются результатом сочетания новейшего оптического оборудования и патентованного применения стандартной оптико-волоконной технологии. Главный анализатор расположен в операторской терминала наполнения или резервуарного парка, защищенных от производственных условий.

Главный анализатор подключен посредством оптико-волоконной связи к полевым измерительным ячейкам, которые установлены на расстоянии до 3 км от трубопроводов или модуля смешения. К одному Главному анализатору можно подключить до 15 полевых измерительных ячеек. Полевом измерительным ячейкам не требуется электропитание, и они не содержат движущихся частей. Эта на 100% оптическая система пробоотбора не требует взрывозащищенного корпуса.

Патентованный материал линз предотвращает загрязнение и исключает необходимость разборки и очистки системы пробоотбора. Требует небольшой, или совсем не требует очистки, повышая надежность системы. Во многих областях применения функционирование и стоимость анализатора делает его привлекательной альтернативой традиционным анализаторам, таким как газовые хроматографы или дистилляционные анализаторы.

Низкая потребность в обслуживании сокращает затраты до минимума. Данная технология успешно применяется на трубопроводах, нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях.

Много-дисциплинарная природа трубопроводной системы Modcon SCADA состоит из модулей качества нефтепродуктов; оборудования для измерения количества продукта, с встроенными программными средствами, различными способами связи; оборудование с программным обеспечением для станций управления, базами данных, локальными сетями и глобальными сетями, системами высокой надежности, системами высокой производительности, а также высоким уровнем защиты всего этого оборудования.

3.1 Модуль качества сырой нефти, определяемой с помощью SCADA

Поточный анализ качества сырой нефти является важным элементом, так как он позволяет произвести анализ нефти для определения потенциальной коррозии оборудования и трубопровода. Более того, так как сырая нефть входит в баланс мировой энергии, растет потребность в точном измерении ее главных параметров качества, таких как плотность, концентрация соли, сероводорода и воды.

Проба отбирается где-либо на всем протяжении трубопровода от скважины до нефтеперерабатывающего завода, и быстрый поточный анализ позволяет оперативно откорректировать действия в случае неприемлемых параметров качества.

Поточная система анализа представляет собой полный комплект оборудования, который позволяет выполнять следующие задачи в режиме реального времени и в полевых условиях:

1. Постоянный отбор пробы сырой нефти из трубопроводов или производственных резервуаров, ее фильтрация и отделение твердых примесей;

2. Подготовка пробы для анализа физических и химических параметров в соответствии со спецификациями аналитических приборов (температура нефти на входе, давление, скорость потока и так далее);

3. Анализ важнейших параметров нефти, необходимый для оценки ее качества и пригодности для переработки, транспортировки и применения;

4. Передача результатов анализа в операторскую заказчика посредством электронной связи.

3.2 Модуль качества природного газа

Природный газ представляет собой сложную смесь различных органических и неорганических соединений и их групп. Необходимо провести грань между горючими углеводородами, являющимися реальным источником энергии, и негорючими компонентами.

Широкий ряд компонентов затрудняет проводить надежный качественный и количественный анализ природного газа. С этой целью Modcon SCADA предлагает комплексные системы управления качеством природного газа, оборудованные современными аналитическими приборами и всем необходимым для быстрого и точного анализа проб из газопроводов.

Поточная система анализа представляет собой полный комплект оборудования, который позволяет выполнять следующие задачи в режиме реального времени в полевых условиях:

1. Постоянный отбор пробы газа из трубопроводов или производственных резервуаров, его фильтрация и отделение сопутствующих примесей (твердых частиц, солей, масел, аэрозолей жидких углеводородов, гликолей, аминов и т.д.);

2. Подготовка пробы для анализа физических и химических параметров в соответствии со спецификациями аналитических приборов (температура входящего газа, давление, скорость потока и т.д.);

3. Анализ важнейших параметров газа, необходимый для оценки его качества и пригодности для переработки, транспортировки и применения;

4. Передача результатов анализа на операторский пульт газоперерабатывающих мощностей заказчика посредством электронной связи;

5. Автоматическое определение утечки газа и индикация опасного уровня концентрации газа в здании анализатора.

1. 4. Modcon SCADA - безопасность трубопровода

В настоящее время система Modcon SCADA является необходимой в нефтегазовой промышленности для обеспечения безопасности трубопроводов. Она обеспечивает полный контроль и мониторинг по периметру в режиме реального времени; защиту ограниченных периметром областей от несанкционированных действий; предупреждает различные, опасные явления в зоне трубопроводов, как вдоль него, так и в прилегающих по его периметру областей; предоставляет решения по охране периметра для всех объектов по курсу трубопровода (резервуаров, промежуточных станций, насосного оборудования, терминалов и т.д.). Поскольку нефтегазодобывающая промышленность становится всё более сложной, SCADA системы являются интегральным фактором в эффективном управлении ею.

Заключение

Таким образом, можно сделать вывод о том, что среди нефтегазовой промышленности SCADA является распространенной системой и часто используется как механизм начального обнаружения и реакции на нежелательные ситуации. SCADA системы могут обеспечить быструю индикацию непредвиденных опасных ситуаций, таких как чрезмерное давление или протекание трубопровода и часто используются в первую очередь для контроля безопасности. SCADA системы также предоставляют жизненно важные услуги в раннем обнаружении повреждения оборудования трубопровода, например повреждений ключевого компрессора, что является критическим фактором в общей работоспособности трубопровода. Среди основных качеств системы Modcon SCADA можно выделить следующие:

1. Высокая точность идентификации;

2. Точность обнаружения утечки до 1% от общего потока;

3. Безостановочная работа;

4. Отсутствия влияния окружающих условий;

5. Модулируемая и гибкая архитектура системы;

6. Преждевременное предупреждение о сбоях на трубопроводе

Тем не менее, существует широкий спектр общих требований безопасности, налагаемых на Modcon SCADA. Множество контрактов на поставку Modcon SCADA включают в себя документальное подтверждение соответствующих испытаний и проверок. Также к трудностям освоения на предприятиях в России новой информационной технологии - SCADA относятся нехватка эксплуатационного опыта. Будущие специалисты по эксплуатации и разработке систем управления на базе SCADA систем проходят обязательное обучение на тематических курсах различных производителей SCADA систем и на курсах повышения квалификации.

Список использованных источников

1 Информационная безопасность (ИБ) и ее составляющие [Электронный ресурс]: - Электрон. библ. - РГПУ им. А. И. Герцена, - Москва, 2011. - Режим доступа: http://flash-library.narod.ru/Ch-Informatics/lektion/lektion11.html - Загл. с экрана.

2 Алексеев, П.А. Информатика 2002 / П.А. Алексеев.? М.: «Солонор» - Москва, 2002. - 400 с.

3 Система организационных мер защиты информации в организации [Электронный ресурс]: - Электрон. журн. -Москва, 2011. - Режим доступа: http://www.razgovorodele.ru/security/safety14/arrangements01.php - Загл. с экрана.

4 Организационные основы защиты информации на предприятии [Электронный ресурс]: - Санкт-Петербург, 2011. - Режим доступа: http://bezopasnik.org/article/19.htm - Загл. с экрана.

5 Симонович, С.В., Евсеев, Г.А., Алексеев, А.Г. Информатика: Базовый курс / С.В. Симанович, .Г.А. Евсеев, А.Г. Алексеев - СПб.: Питер, 2002. - 640 с.

6 Задачи инженерно-технической защиты информации [Электронный ресурс]: - Москва, 2011. - Режим доступа: http://www.runtex.ru/consult/problem - Загл. с экрана.

7 Алферов, А. П. Основы криптографии : учеб. пособие / А. П. Алферов, А. Ю. Зубов, А. С. Кузьмин, А. В. Черемушкин. - М.: Гелиос АРВ, 2009. - 480 с.

8 Жданов, О. Н Методы и средства криптографической защиты информации: учеб. пособие для вузов / О. Н. Жданов, В. В. Золотарев. - СибГАУ. - Красноярск, 2007. - 217 с.

9 Анин, Б. Ю. Защита компьютерной информации. / Б. Ю. Анин. - СПб.: БХВ-Петербург, 2009. - 384 с.

10 Хорев, П. Б. Методы и средства защиты информации в компьютерных системах : учеб. пособие для вузов / П. Б. Хорев. - М.: изд-во «Академия», 2005. - 256 с.

11 Михаэль А. Бэнкс. Информационная защита ПК / Бэнкс Михаэль А Пер. с англ. - К.: ВЕК, М.: Энтроп, СПб.: Корона-Принт, 2009. - 272 с.

12 Уязвимость и информационная безопасность телекоммуникационных технологий : учеб. пособие / А. А. Новиков, Г. Н. Устинов ; под ред. Г. Н. Устинова. - М.: Радио и связь, 2003. - 296 с.

13 Соколов, А. В. Защита от компьютерного терроризма / А. В. Соколов, О. М. Степанюк. - СПб.: БХВ-Петербург : Арлит, 2002. - 496 с.

Размещено на Allbest.ru