treścią artykułu - PiA

/fot. h%p://www.zapulawy.pl//
INSTALACJE AUTOMATYKI
Modernizacja układu sterowania pieców
soli grzewczej instalacji melaminy
w Zakładach Azotowych Puławy SA.
W związku z narastającymi problemami z utrzymaniem w ruchu elektryczno-pnuematycznego systemu sterowania pieców grzania soli instalacji produkcji melaminy, Z.A. Puławy SA
podjęły w 2011 decyzję o jego modernizacji. Celem było zastąpienie wdrożonego w 1979 układu przekaźnikowego nowoczesnym, programowanym, elektronicznym systemem klasy ESD.
Jednocześnie zdecydowano o wymianie pneumatycznej aparatury tablicowej i obiektowej na
nowoczesną, elektroniczną.
TEKST: TOMASZ
BARACZ: PiA-ZAP sp.z o.o.
ADAM FIOREK: ZA Puławy SA
KRZYSZTOF NIESPODZIANY: PiA-ZAP sp z o.o.
34
Jednym z wymagań modernizacji
cji, wykonanie specyfikacji wszystkich
Ze względu na zagrożenie wy-
było zintegrowanie nowego systemu
komponentów, opracowanie schema-
buchem, obwody AKP zaprojektowa-
ESD z wdrożonym w 2004 na instala-
tów i algorytmów automatyzacji oraz
no w wykonaniu iskrobezpiecznym
cji melaminy systemem DCS oraz sys-
schematów montażowych. Ustalono, że
Ex z wykorzystaniem sprzętu firmy
temem SCADA.
zostanie zastosowany nowoczesny sys-
Pepperl-Fuchs.
Pierwszym etapem było wykonanie
tem PAC8000 SafetyNet firmy GE. Ce-
Po wykonaniu i zatwierdzeniu
projektu technicznego określającego
lem było spełnienie wymagań wysokiej
projektu ZA Puławy SA przystąpi-
zakres, definiującego wymagania i roz-
niezawodności z jednoczesną wymianą
ły do jego realizacji. Kompleksowym
wiązania techniczne dla nowego układu
informacji z istniejącym nadrzędnym
wykonawcą modernizacji w zakresie
sterowania. Wykonawcą została firma
systemem sterowania DCS Industrial
dostaw komponentów, montażu, kon-
PiA-ZAP sp. z o.o. Projekt technicz-
IT Melody firmy ABB oraz wizualizacji
figuracji oraz uruchomienia została
ny obejmował opracowanie koncep-
SCADA iFIX firmy GE.
również firma PiA-ZAP sp. z o.o.
BIULETYN AUTOMATYKI
73 (3/2012)
www.biuletyn.astor.com.pl
INSTALACJE AUTOMATYKI
Schemat architektury systemu.
Piec.
OPIS OBIEKTU
Celem modernizowanego układu
automatyczne załączanie nagrzewa-
stacje operatorskie OS systemu DCS
z oprogramowaniem aplikacyjnym.
nia rurociągów,
sterowania była realizacja monitoringu,
automatyczny start palników w try-
regulacji i zabezpieczeń pieca soli grzew-
bie grzania wstępnego i normalnego,
systemu stanowią procesory sterują-
czej. Funkcją pieca jest nagrzewanie no-
automatyczne wyłączenie pieca przy
ce 8851-LC-MT, kaseta procesorów
śnika ciepła - soli grzewczej, dostarcza-
przekroczeniach dopuszczalnych pa-
8750-CA-NS,
jącej ciepło do endotermicznej reakcji
rametrów technologicznych.
8914-PS-AC i lokalne kasety modułów
rozkładu mocznika do kwasu izocyjanowego w aparatach rozkładowych instala-
Stację
procesową
zasilacze
SafetyNet
systemowe
we/wy 8709-CA-08. Na poziomie zasi-
BUDOWA SYSTEMU
laczy i procesorów sterujących została
W skład systemu sterowania pie-
zapewniona redundancja sprzętowa.
służy do uzyskania pożądanej tempera-
cem soli wchodzą następujące elementy:
Procesor sterujący został wyposażony
tury soli, która jest regulowana ilością
redundowana
procesowa
w stosowne oprogramowanie systemo-
spalanego gazu ziemnego i powietrza
PAC8000 SafetyNet z lokalnymi ka-
we SafetyNet Workbench do realizacji
w palniku. Praca palnika pilotowego
setami i modułami we/wy. Dla każ-
funkcji pomiarów, sygnalizacji, regu-
i głównego nadzorowana jest przez foto-
dego pieca przewidziano oddzielną
lacji i zabezpieczeń.
komórki. W dolnej części pieca zabudo-
kasetę modułów we/wy.
cji produkcji melaminy. Piec grzania soli
systemu
syłane są i wyświetlane na grafikach
PAC8000 SafetyNet z oprogramo-
synoptycznych systemu DCS z wyko-
z fotokomórkami kontrolującymi pracę.
waniem SafetyNet Logic Workbench
rzystaniem protokołu komunikacyjne-
oraz oprogramowaniem aplikacyj-
go ModbusRTU.
Głównymi zadaniami systemu sterowania piecem soli są:
zapewnienie stałej temperatury soli
opuszczającej piec,
zapewnienie właściwego stosunku
powietrze-gaz ziemny niezależnie od
obciążenia pieca,
inżynierska
Informacje/dane procesowe prze-
lotowym i zapalarką elektryczną razem
wany jest palnik główny z palnikiem pi-
stacja
stacja
PC
nym,
redundowana
Sygnały
stacja
wejściowe/wyjściowe
procesowa
dwustanowe zostały podłączone przez
CMC-70 systemu DCS z modułem
8 kanałowe moduły DI/DO 24VDC
komunikacyjnym CCF-10 oraz opro-
8811-IO-DC. Dla sygnałów dwusta-
gramowaniem aplikacyjnym,
nowych zostały zastosowane przekaź-
redundowane serwery bazy danych
niki pośredniczące firmy Weidmuller.
automatyczne nagrzewanie pieca,
bieżących i historycznych RTDS sys-
Sygnały wejściowe analogowe zostały
zapewnienie automatycznej wentyla-
temu DCS, z oprogramowaniem apli-
podłączone przez 8 kanałowe moduły
kacyjnym,
AI 4-20 mA 8810-HI-TX. W celu speł-
cji pieca przed startem palników,
www.biuletyn.astor.com.pl
BIULETYN AUTOMATYKI
73 (3/2012)
35
INSTALACJE AUTOMATYKI
Schemat synoptyczny systemu.
Szafa sterownicza.
nienia wymagań iskrobezpieczeństwa
Podstawowe funkcje/moduły pro-
zostały zastosowane separatory firmy
grafiki diagnostyczne,
Pepperl-Fuchs. Część sygnałów zosta-
zestawienia alarmów i zdarzeń z moż-
ła podłączona do istniejących, odda-
liwością sortowania i filtrowania,
lonych we/wy systemu DCS Melody
grupy historyczne,
CMC-70.
raporty,
Do konfiguracji aplikacji systemu
bezpieczeństwa została wykorzystana
stacja inżynierska PC
gramowe wdrożonego systemu :
lokalna realizacja funkcji sterowania
i zabezpieczeń systemu ESD,
komunikacja systemu ESD z nadrzędnym systemem DCS,
stacyjki operatorskie,
detale obwodów PiA (podstawowe
wizualizacja danych systemu ESD
w nadrzędnym systemie DCS,
parametry).
historyzacja danych systemu ESD
Dell z oprogramowaniem Safe-
W/w elementy środowiska ope-
tyNet Logic Workbench 8841-LC-MT
ratorskiego umożliwiają pełną i kom-
. Stacja inżynierska została podłą-
pletną wizualizację w zakresie pa-
czona do stacji procesowej SafetyNet
rametrów procesu, stanu urządzeń
poprzez połączenie Ethernet LAN
oraz ich sterowanie. Sterowanie pra-
rejestracja zdarzeń i alarmów sys-
i zamontowana w szafie serwerów sys-
cą instalacji jest realizowane poprzez
temu ESD w nadrzędnym systemie
temu DCS.
wprowadzanie wartości zadanych lub
Stacja procesowa CMC-70 systemu DCS jest stacją, przez którą dane
z systemu ESD, poprzez połączenie
wartości wyjściowych dla układów re-
raportowanie danych systemu ESD
w nadrzędnym systemie DCS,
DCS,
diagnostyka systemu ESD w nadrzędnym systemie DCS.
gulacji oraz napędów.
Zainstalowane
w nadrzędnym systemie DCS,
na
serwerach
Interfejs
operatorski
systemu
ModbusRTU oraz serwery RTDS zo-
RTDS oprogramowanie OPC Server/
ESD, zrealizowany w nadrzędnym
stały udostępnione na istniejących sta-
Client umożliwia wymianę danych
istniejącym systemie DCS, składa się
cjach operatorskich DCS.
z serwerem zakładowego systemu
z następujących elementów:
Serwery RTDS systemu DCS peł-
SCADA w celu wizualizacji i monito-
menu nawigacji,
nią rolę bieżącej i historycznej bazy
ringu pieca soli na terminalach syste-
grafiki technologiczne,
danych
mu ZAP_SCADA.
grafiki diagnostyczne,
procesowych,
alarmowych
i raportowych dla systemu ESD dla
pieca soli.
36
OPIS APLIKACJI
grafiki technologiczne,
Wszystkie elementy stacji proce-
zestawienia alarmów i zdarzeń,
sowej SafetyNet zostały umieszczone
trendy historyczne,
Istniejące stacje operatorskie sys-
w szafie firmy Rittal wraz z niezbęd-
stacyjki operatorskie,
temu OS systemu DCS są stacjami, na
nym wyposażeniem, dystrybucją zasi-
detale punktów/obwodów z podsta-
których są dostępne wszystkie wyma-
lania, zasilaczami, zabezpieczeniami,
gane narzędzia środowiska operator-
okablowaniem, wentylacją oraz oświe-
skiego w zakresie pieca soli:
tleniem.
ESD w nadrzędnym systemie DCS re-
73 (3/2012)
www.biuletyn.astor.com.pl
BIULETYN AUTOMATYKI
wowymi parametrami,
Zarządzanie alarmami systemu
INSTALACJE AUTOMATYKI
alizowano poprzez:
komunikację i wymianę informacji
zasilaczy,
bieżące alarmowanie dla zmiennych
z systemami automatyki istniejącymi
sieci komunikacyjnej Ethernet,
na obiekcie przy pomocy standardo-
sieci komunikacyjnej szeregowej.
procesowych,
historyzację alarmów dla zmiennych
procesowych,
wą oraz zapis do plików,
Raportowanie danych systemu
ESD w nadrzędnym systemie DCS
zrealizowano poprzez:
wykonanie
raportów
wydruk raportów na drukarkę oraz
zapis do pliku.
danych
systemu
ESD w nadrzędnym systemie DCS
obejmuje:
wysoka niezawodność pracy systemu
rowania, programów sekwencyjnych,
w zakresie sprzętowym i programo-
rozszerzalność pod względem nowych funkcji i modułów,
wym,
dla dyspozycyjności systemu elemen-
danych
technologicz-
strategii sterowania ciągłego, logicz-
tem diagnostyki systemu i jego ele-
nego, sekwencyjnego, oraz innych
mentów,
wymaganych w automatyce zabez-
zarządzanie bezpieczeństwem syste-
istnienie biblioteki programowych
modułów funkcyjnych do tworzenia
na
serwerach
RTDS oprogramowanie OPC Server/
Client umożliwia wymianę danych
z serwerem zakładowego systemu
SCADA w celu wizualizacji pracy pieca soli na istniejących terminalach.
pieczeniowej,
dokumentowanie
oprogramowania
aplikacyjnego,
ka,
nych procesu technologicznego,
Zainstalowane
ganym poziomem bezpieczeństwa,
zintegrowany i zaawansowany sys-
historyzację alarmów i zdarzeń,
historyzację danych raportowych.
dostępność po zalogowaniu z wyma dostępność wszystkich wymaganych
tów i urządzeń,
mu na poziomie dostępu użytkowni-
historyzację
architektury systemu, komunikacji,
pomiarów i sygnalizacji, strategii ste-
redundancja wszystkich krytycznych
zmianowych z danymi procesowymi,
Historyzacja
integracja z systemami DCS, SCADA,
diagnostykę systemu ESD.
Funkcje narzędzi inżynierskich :
zintegrowanie funkcji konfiguracji
kacyjnych,
bieżący wydruk na drukarkę alarmo-
periodyczne
wych narzędzi i protokołów komuni-
wykonywania
zmian
konfiguracji
w trybach off-line oraz on-line,
możliwość importu/exportu danych,
w sposób
graficzny struktur strategii sterowa-
zgodność z normą IEC 61131-3.
Moduły
nia, blokad i nadzoru,
dostępność języków programowania
wejść/wyjść
systemu
ESD:
diagnostyka modułów na poziomie
wg IEC 61131-3.
możliwość uzupełniania oprogramowania systemowego i aplikacyjnego
poszczególnych wejść/wyjść,
komunikacja po protokóle HART,
funkcja bezpiecznego zachowania/
wysterowania wyjść w przypadku restartu/uszkodzenia,
W
drożony system SafetyNet potwierdził swoją wysoką niezawodność spełniając wymagania aplikacji
krytycznych pod względem bezpieczeństwa. Modernizacja
detekcja rozwarcia wejść,
izolacja kanałów modułu,
wymiana on-line pod napięciem,
montażowe klucze ochronne.
została zrealizowana w terminie 2 miesięcy i zakończyła
się sukcesem, potwierdzając słuszność wyboru systemu
PODSUMOWANIE
Wdrożony system SafetyNet po-
PAC8000 SafetyNet.
twierdził swoją wysoką niezawodność spełniając wymagania aplikacji
krytycznych pod względem bezpieczeństwa. Modernizacja została zrealizowana w terminie 2 miesięcy i za-
WYKORZYSTANE CECHY
SYSTEMU PAC8000 SAFETYNET
Podstawowe cechy zastosowanego rozwiązania:
referencje w przemyśle chemicznym
i gazowniczym,
otwarta architektura umożliwiająca
www.biuletyn.astor.com.pl
o nowe elementy-moduły w trybie
kończyła się sukcesem, potwierdzając
on-line,
słuszność wyboru systemu PAC8000
poziom
nienaruszalności
bezpie-
czeństwa SIL2.
jest dalsza jego rozbudowa dla kolej-
Dostępne poziomy redundancji
systemu:
SafetyNet. W przyszłości planowana
nych modernizowanych węzłów technologicznych.
kontrolerów sterujących,
BIULETYN AUTOMATYKI
73 (3/2012)
37