Специализированные контроллеры для распределенной системы АСУ ТП

Размещено на http://allbest.ru

Научно-исследовательский центр многоуровневых измерений

УДК 681.5.08(075)

Специализированные контроллеры для распределенной системы АСУ ТП

О.П. Жданов

Системы АСУ ТП на установках добычи и подготовки нефти начали массово внедряться в 1990-е годы и представляли собой сосредоточенную систему, где в качестве контроллера использовался промышленный компьютер, соединенный с первичным оборудованием соответствующими адаптерами аналоговых и дискретных входов.

Данная система имела ряд существенных уязвимостей, в частности, зависимость от постоянно обновляющихся версий операционной системы Windows, с нестабильной работой, невысокую надежность промышленных компьютеров и совмещение функции АРМ-оператора и контроллера. Результатом влияния этих факторов были риски возникновения аварийных ситуаций. Отказ контроллера приводил к невозможности управления исполнительными механизмами, и одновременно исчезновению у оператора информации о технологических параметрах на всей установке.

Впоследствии внедрение специализированного контроллерного оборудования позволило разделить функции АРМ-оператора и собственно автоматизированной системы управления.

Это снизило риски отказа системы АСУ ТП из-за нестабильности работы промышленного компьютера, поскольку в этом случае установка продолжала работать автономно согласно действующим на тот момент настройкам и законам управления.

Однако сосредоточенные схемы АСУ ТП с использованием единого контроллера АСУ ТП при его отказе приводили к тем же самым последствиям - невозможности управления исполнительными механизмами и отсутствию информации о технологических параметрах установки. Кроме того, повышались требования к техническому обслуживающему персоналу, который должен был обладать навыками работы со специализированным контроллером. Все это приводило к увеличению восстановительного периода после отказа контроллера, что соответственно увеличивало риски возникновения аварийных ситуаций.

Предлагаемая распределенная система АСУ ТП на базе контроллера УМФ700.26 позволяет исключить описанные выше риски. Такая система представляет собой группу низовых контроллеров, функционирующих независимо друг от друга, каждый из которых управляет определенным технологическим узлом в системе добычи или подготовки нефти. Это техническое решение снижает риски возникновения аварийных ситуаций в случае отказа оборудования, поскольку исчезает информация о работе только одного технологического узла.

Контроллер УМФ700.26 представляет собой электронный модуль в металлическом корпусе. Наличие сенсорно-тактильного экрана позволяет по месту без дополнительного оборудования осуществлять программирование контроллера и получение актуальной измерительной информации.

Предусмотрены разнообразные способы сопряжения с верхним уровнем АСУ ТП через интерфейсы RS485 и Ethernet по протоколам Modbus RTU и Modbus TCP/IP соответственно.

Через USB интерфейс возможно снятие архивных данных о работе контроллера и обновление программ при помощи флэш-накопителя. Удобное меню с подсказками позволяет выполнить эту работу специалисту невысокой квалификации. автоматизированный специализированный контроллерный

Возможно использования внешних адаптеров, подключаемых к интерфейсу Modbus RTU master, что позволяет подключать к контроллеру необходимое количество аналоговых входов/выходов, сухих контактов и других стандартных сигналов с датчиков для передачи на верхний уровень АСУ ТП. Внешний вид контроллера приведен на рис.1, а технические характеристики в таблице 1.

Рисунок 1 - Контроллер УМФ700.26

Таблица 1 - Технические характеристики контроллера

Реализация распределенной контроллерной системы предполагает разделение установок подготовки нефти и воды на отдельные технологические узлы с выделением связанных с этими узлами датчиков первичных измерительных устройств и исполнительных механизмов как показано на рис. 2. В зависимости от размера технологического узла предполагается использование одного или нескольких контроллеров УМФ700.26. Расположение контроллеров возможно непосредственно на площадках соответствующих узлов в утепленных шкафах или в помещении соответствующего технологического узла. При размещении на площадках технологических узлов предполагается существенная экономия кабельной продукции, поскольку отпадает необходимость в кабелях от места установки первичных датчиков и исполнительных механизмов в операторную и обратно. Информация от контроллеров УМФ700.26 передается на верхний уровень АСУ ТП по протоколам Modbus RTU или TCP/IP. Использование контроллеров УМФ700.26 не требует специализированной привязки к какой-либо определенной SCADA системе.

Рисунок 2 - Распределенная система АСУ ТП установки подготовки на базе контроллера УМФ700.26

Предлагаемая система АСУ ТП предполагает двойное сохранение информации - внутри SCADA системы верхнего уровня и на контроллерах АСУ ТП. Каждый из котроллеров УМФ700.26 обладает внутренней встроенной системой диагностирования и обеспечивает передачу сообщений об ошибках в работе с расшифровкой причин этих ошибок и способов их устранения. Распределенная система АСУ ТП обеспечивает простую процедуру ее расширения без необходимости резервирования дополнительных мощностей.

Введение в эксплуатацию новых технологических узлов потребует простого увеличения количества контроллеров без изменения самой структуры АСУ ТП. Взаимосвязь контроллеров УМФ700.26 с различными ЛСУ обеспечивается по протоколу Modbus RTU Master. Предлагаемая система АСУ ТП обеспечивает периодическую процедуру технического обслуживания с использованием специальных карт технического обслуживания по правилам, применяемым в военной промышленности.

Аннотация

УДК 681.5.08(075)

Специализированные контроллеры для распределенной системы АСУ ТП. О.П. Жданов, Научно-исследовательский центр многоуровневых измерений

В статье приводится сравнительный анализ существующих автоматизированных систем управления технологическими процессами на установках добычи и подготовки нефти с точки зрения их надежности. Рассматривается распределенная система АСУ ТП на базе контроллера УМФ700.26, ее достоинства и надежность.

Ключевые слова: распределенная система, контроллер, технологический процесс.

Annotation

Specialized controllers for distributed control system of technology process. Oleg P. Zhdanov, (Scientific research center of multilevel measurements)

The article gives reliability analysis of technological processes automated control systems at oil extraction and preparation units. Distributed automated process control system based on controller УМФ700.26 is presented.

Key words: distributed system, controller, technological process.

Размещено на Allbest.ru