Referencje - BP Durango, USA - System sterowania szybami

w w w. a s t o r. c o m . p l
BP Durango, USA
System sterowania szybami gazowymi
British Petroleum, jeden z największych światowych kon−
cernów paliwowych, jest także liderem w dziedzinie pozy−
skiwaniu gazu z nietypowych źródeł produkcji energii. W
opisywanym przypadku jest to gaz pochodzący ze złóż wę−
gla, które dotychczas uważane były za bezużyteczne.
Windows 2000 Server. Dwa z tych komputerów obsługują
stacje operatorów InTouch w trybie Usług Terminalowych,
jeden jest wykorzystywany jako serwer IndustrialSQL Se−
rver oraz baza danych alarmów i zdarzeń, zaś pięć pracu−
je jako serwery programów komunikacyjnych.
BP Durango Operations, terenowa jednostka BP, zarządza
produkcją metanu pochodzącego ze
złóż węglowych w zagłębiu San Juan
w południowym Colorado. Jest to nie−
typowy proces produkcyjny, różniący
się zasadniczo od innych technik wy−
twarzania gazu.
Każda głowica szybu działa niezależnie, wspomagana
przez własny osprzęt (zasilany energią
słoneczną), wliczając w to zawory
przepływowe oraz mierniki, separatory,
zbiorniki wodne oraz jednostki RTU,
przekazujące informacje zwrotne dro−
gą radiową do jednostek telemetrycz−
nych w zakładzie produkcyjnym Flori−
da River. Dyspozytorzy BP monitorują
pracę szybu oraz zgłoszenia alarmo−
we, śledząc proces produkcji i reagu−
jąc na zgłoszenia sytuacji wyjątkowych
i przestojów sprzętu. Aplikacja HMI jest
połączona z systemem utrzymania ru−
chu BP, dzięki czemu dyspozytorzy mogą zlecać naprawy i
w razie wystąpienia problemów wysłać na miejsce ekipę
techniczną. Dane dotyczące produkcji gromadzone są w
bazie danych IndustrialSQL Server, gdzie są archiwizowa−
ne i wykorzystywane do tworzenia raportów produkcyjnych
i środowiskowych.
Aby skutecznie i wydajnie zarządzać
produkcją w czasie rzeczywistym, w
BP Durango Operations zainstalowa−
no zintegrowany pakiet oprogramowa−
nia przemysłowego Wonderware Fac−
torySuite. Od chwili wdrożenia kręgo−
słupem systemu SCADA jest oprogramowanie HMI Won−
derware InTouch, zapewniając centralne zbieranie danych
oraz pełen nadzór nad procesem produkcji. Obecnie sys−
tem jest rozbudowywany o nowy produkt firmy Wonderwa−
re, skonstruowany w oparciu o nowatorską architekturę Ar−
chestrA − Industrial Application Server, którego zastosowa−
nie umożliwi ściślejszą kontrolę, a zarazem ułatwi konfigu−
rację standardowego rozwiązania systemowego w BP.
System zarządzania produkcją
BP nadzoruje produkcję w ramach ponad 950 szybów roz−
rzuconych na obszarze o powierzchni prawie 1000 mil
kwadratowych. System sterowania oparty jest na sterowni−
kach oraz modułach RTU (Remote Telemetry Units) pro−
dukcji firm Bristol Babcock oraz Control Microsystems. Do
komunikacji wykorzystywane są produkty firmy Standard
Automation: programy komunikacyjne OpenBSI dla RTU
Bristol Babcock oraz EFMMGR Modbus dla RTU Control
Microsystems.
Transmisja danych realizowana jest za pomocą radiomode−
mów pracujących na 12 różnych kanałach. Uaktualnienia
danych o głowicy szybu pobierane są z modułów RTU co
godzinę lub na żądanie operatora.
W centrum systemu sterowania − Durango Operations
Center, znajduje się osiem serwerów (Dell 933 MHz Pen−
tium III, 512 MB pamięci RAM) z systemem operacyjnym
Dane kopiowane są również do bazy danych Microsoft SQL
Server, w której personel BP przeprowadza obliczenia pod−
sumowujące produkcję na kilku poziomach: poczynając od
pojedynczych szybów, poprzez ich grupy − Laterals, na−
stępnie zespoły produkcyjne − Teams, aż po obszary geo−
graficzne − Assets.
"Okna graficzne aplikacji InTouch przedstawiają w sposób
intuicyjny wydajność produkcji dla każdej z jednostek", mó−
wi Doug Ivey, specjalista ds. automatyzacji w BP. "Korzysta−
my ze specjalnej aplikacji VB, utworzonej przez nas za po−
mocą narzędzia Wonderware IDEA ToolKit, wysyłającej co
kwadrans dane z InTouch'a do bazy danych IndustrialSQL
Server. Dzięki wykorzystaniu specjalnego wewnętrzfirmo−
wego portalu internetowego baza dostarcza pracownikom
BP informacji na temat wydobycia."
System zapewnia natychmiastowe powiadomienie o od−
chyleniach od założeń produkcyjnych dla każdego szybu,
dzięki czemu operatorzy mogą niezwłocznie określić po−
tencjalny wpływ tychże odchyleń na realizację dziennych
założeń produkcyjnych i podjąć działania zapobiegawcze.
O wydajności systemu świadczy fakt, iż każdy szyb jest
prezentowany na jednym z czterech podstawowych ekra−
nów InTouch.
ciągu kilku najbliższych lat, co oznacza konieczność zain−
stalowania nowego oprogramowania, osprzętu szybów oraz
dodanie do systemu jednostek RTU i infrastruktury teleme−
trycznej.
Wewnętrzna sieć biznesowa
"Wydajność systemu ma zasadnicze znaczenie dla działów
marketingu BP, znajdujących się w Houston w Teksasie
oraz w innych miastach na całym świecie, system ten do−
starcza im bowiem aktualnych informacji na temat produk−
cji", wyjaśnia Mark Downey, specjalista technolog. "Dzięki
temu pracownicy są na bieżąco zorientowani, czy uda im
się zrealizować dzienne plany sprzedaży, mogą też plano−
wać sprzedaż z wyprzedzeniem. Założenia produkcyjne dla
pól Durango są bezpośrednio uzależnione od możliwości
produkcyjnych poszczególnych szybów."
Niezwykle istotnym zagadnieniem jest właściwy nadzór nad
realizacją zamówień ze względu na skomplikowane zależ−
ności pomiędzy BP i firmami zewnętrznymi, BP bowiem nie
tylko produkuje gaz z własnych źródeł, ale także pozysku−
je go od innych producentów, a zarazem jest dostawcą dla
innych firm wydobywczych. Precyzyjne zarządzanie pro−
dukcją jest więc sprawą najwyższej wagi, ponieważ zarów−
no nadprodukcja, jak i niewystarczająca produkcja gazu,
skutkujące brakiem płynności dostaw, powodują nakładanie
na firmę kar finansowych.
Zastosowanie pakietu FactorySuite zrewolucjonizowało
pierwotny system automatyki, wdrożony przez poprzednie−
go właściciela Durango Operations. Zasadniczym proble−
mem tamtego systemu było zintegrowanie wielu kompo−
nentów systemowych pochodzących od różnych producen−
tów. Dane dotyczące produkcji, gromadzone przede
wszystkim z zakładu produkcyjnego oraz przepływomierzy
na rurociągach, przedstawiane były operatorom w postaci
miesięcznych raportów produkcyjnych. Informacje te były
więc przeważnie nieaktualne, co uniemożliwiało odpowied−
nio wczesne podjęcie działań zapobiegających powstawa−
niu strat.
W nowym systemie straty udało się praktycznie wyelimino−
wać dzięki takim właściwościom FactorySuite, jak alarmo−
wanie w czasie rzeczywistym oraz zbiorcze raporty na te−
mat przepływu, które umożliwiły zdiagnozowanie przyczyn
nieprawidłowości w procesie produkcyjnym.
System wspomaga również zapewnienie bezpieczeństwa i
ochrony środowiska. Metan jest gazem wybuchowym, co
potwierdzają niestety liczne eksplozje w kopalniach węgla,
stąd też każdy element systemu w zagłębiu węglowym jest
monitorowany pod kątem przecieków gazu. "Oprogramo−
wanie FactorySuite umożliwia odłączenie urządzeń pro−
dukcyjnych bezpośrednio z centrum sterowania Durango
Operations, nie trzeba więc wysyłać na miejsce ekipy tech−
nicznej", dodaje Ivey. "System monitoruje też pobór, trans−
port oraz usuwanie pochodzącej z szybów wody."
Optymalizacja systemu
Czy tak sprawnie działający system można udoskonalić?
Ten, wydawałoby się, niemożliwy scenariusz jest obecnie
realizowany poprzez uaktualnienie systemu do nowej plat−
formy aplikacyjnej Wonderware − ArchestrA oraz rozsze−
rzenie go o nowy komponent FactorySuite − Industrial Ap−
plication Server, w zasadniczy sposób ułatwiający plano−
waną obecnie rozbudowę systemu. BP przewiduje posze−
rzenie obszaru produkcyjnego o kolejne 300−500 szybów w
Zastosowanie Industrial Application Server umożliwia wy−
korzystanie standardowych obiektów aplikacyjnych, przy−
spieszając prace inżynieryjne i rozruch nowych szybów.
Cały osprzęt i oprogramowanie, zarówno nowe, jak i już
działające, można łatwo zintegrować w ramach nowej plat−
formy. Co ważniejsze, ArchestrA umożliwia scentralizowa−
ne zarządzanie wszystkimi zmianami aplikacji, co znaczą−
co redukuje koszty utrzymania systemu. Istniejące pierwot−
nie cztery ekrany operatorskie oprogramowania InTouch
zostały zredukowane do zaledwie jednego, który umożliwia
operatorom bezpośredni dostęp do każdego z szybów. Po
wybraniu określonego szybu na liście konfiguracyjnej ekra−
ny InTouch wyświetlają jego stan, parametry pracy i konfi−
gurację. Prototypem sterownika w tworzonym szablonie
szybu są wspomniane już RTU produkcji Bristol−Babcock,
Wszystkie pozostałe modele sterowników RTU można wy−
wieść od tego szablonu sterownika i w łatwy sposób mody−
fikować. Nowy szablon RTU zapewnia złożoną funkcjonal−
ność, umożliwiającą dostosowanie do dowolnej konfiguracji
szybu. Zapewnia on:
●
do 60 punktów wejść/wyjść (wliczając pięć odczytywa−
nych/zapisywanych),
●
cztery skrypty alarmów analogowych,
●
inwersję sześciu dyskretnych alarmów zewnętrznych
(fail safe),
●
przeniesienie dynamicznych danych analogowych do
sterowników,
●
wstawienie tych danych do bazy danych SQL Server,
●
uproszczone wczytywanie konfiguracji szybu (kompre−
sory, siłowniki, zbiorniki, oznaczenia pomiarowe, itd.)
poprzez funkcję SQL Read Query,
●
dynamiczną aktualizację adresów wejść/wyjść zgodnie
z zatwierdzoną konfiguracją,
●
uaktualnienie danych konfiguracji szybu po każdej mo−
dyfikacji dokonanej w oknie konfiguracyjnym InTouch.
Użytkownicy systemu stworzyli już 220 definiowanych przez
użytkownika atrybutów (UDA), oraz siedem głównych
skryptów dla nowego szablonu. Język skryptowy zawarty w
Industrial Application Server umożliwia manipulację danymi
w czasie rzeczywistym.
"Obiektowo zorientowana koncepcja ArchestrA umożliwia
wielokrotne, łatwe zastosowanie gotowego obiektu aplika−
cji", zauważa Downey. "Przykładem może być wykorzysta−
nie jednego obiektu do kilku różnych modułów RTU −
wszystko, co należy zrobić, to zmienić źródła wejść i wyjść.
Nie musimy martwić się o ponowne tworzenie skryptu, po−
nieważ wiemy, że ten już działa."
Industrial Application Server umożliwia jeszcze sprawniej−
sze zarządzanie ponad 55 000 punktami danych rozpro−
szonymi na znacznym obszarze, ułatwiając zbieranie da−
nych i wprowadzanie ich do sieci wewnętrznej. Podejście
takie zapewnia również możliwość uaktualnień, dopusz−
czających obsługę nieograniczonego przyszłego przyrostu
objętości danych. Szablony zapewniają sprawne działanie
systemu podczas sumowania lub uśredniania danych doty−
czących podlegających im obiektów, a następnie podczas
przenoszenia tych danych na kolejny poziom i podczas wy−
konywania funkcji SQL Insert. Każda grupa (Lateral) może
obsługiwać do 250 szybów; zespół (Team) − 40 Laterals,
natomiast obszar (Asset) − do 20 zespołów.
Znaczące obniżenie kosztów utrzymania systemu wynika
bezpośrednio z wprowadzenia centralnego zarządzania
systemem. Potwierdza to Doug Ivey: "Możliwość samo−
dzielnego rozwijania i administrowania systemem przynie−
sie nam radykalną redukcję kosztów − z naszych obliczeń
wynika, że koszty te będą na poziomie jednej czwartej na−
kładów ponoszonych przez użytkowników rozwiązań alter−
natywnych".
Opracowano na podstawie materiałów firmy Wonderware.
ELEMENTY SYSTEMU
InTouch, Industrial Application Server,
IndustrialSQL Server
w w w. a s t o r. c o m . p l