Комплекс технологического оборудования ремонта и диагностики насосно-компрессорных труб (НКТ) в корпусе 1 цеха №2 ПУ «Нефтебурсервис» (далее Комплекс) выполняет задачи шаблонирования, механической зачистки, ультразвуковой дефектоскопии, гидроиспытаний, выходного контроля и маркировки труб.
Автоматизированная система управления, входящая в состав комплекса, предназначена для ведения учета труб, предоставления оператору информации о трубах и их расположении на стеллажах оборудования, сохранения этой информации на сервере базы данных, формирования отчетов заданной формы по запросу оператора.
В 2013 году от специалистов ПУ «Нефтебурсервис» поступил ряд обращений к руководству предприятия и в технические службы центрального аппарата в связи с невозможностью вывода Комплекса на расчетную производительность при выполнении работ по ремонту и диагностике НКТ.
Оборудование было приобретено в 2010 году. В связи с задержкой проектирования и переноса срока начала реконструкции цеха данное оборудование хранилось на складах Управления «Нефтеснабкомплект» в разукомплектованном состоянии, и к моменту ввода в эксплуатацию срок гарантийных обязательств на смонтированное оборудование истек. При проведении приемо-сдаточных испытаний не было выявлено сбоев в работе комплекса (при малой нагрузке) и оно было принято в эксплуатацию, однако вскоре обнаружилось, что при расчетной нагрузке при двухсменной работе оборудование стало отказывать.
Ситуация осложнялась наличием логических ошибок в программном обеспечении АСУТП, что не позволяло вести подготовку и учет продукции комплексной линии подготовки НКТ надлежащим образом. Специалисты нашей компании проанализировали работу комплекса и сделали вывод, что необходима комплексная доработка программного обеспечения и технологической схемы. На основании данного анализа Заказчиком было принято решение выполнить закупку услуг по доработке комплекса технологического оборудования ремонта и диагностики НКТ в корпусе 1 цеха №2 ПУ «Нефтебурсервис», включая разработку и внедрение программного обеспечения АСУТП.
В результате проведения конкурсной процедуры исполнителем была определена наша компания. Дополнительно проведенное нами обследование выявило ряд недостатков в работе комплекса, в частности в системе учета труб. Недостатки выражались в формировании «виртуальных» труб в системе учета, недостоверности регистрируемой информации и снижении производительности всей системы в целом. К тому же в программном обеспечении были серьезные ошибки, которые не позволяли нормально эксплуатировать комплекс.
Постановка задачи
Проанализировав эти недостатки и опираясь на опыт создания автоматизированных систем управления, специалисты ОДО «Промавтоматика» для достижения заявленных характеристик Комплекса определили следующие ключевые задачи:
- исключить возникновение «виртуальных» труб за счет использования в качестве оперативного учета вычислительных возможностей программируемых логических контроллеров (ПЛК);
- исключить возникновение недостоверной информации в системе оперативного учета труб, анализируя и корректируя работу оборудования, датчиков и т.д.;
- повысить скорость обработки запросов к базе данных за счет использования полноценной реляционной БД Microsoft SQL Server и оптимизации в формировании запросов.
Реализация поставленной задачи
Для реализации поставленных задач была подвергнута переработке концепция соединения компонентов системы управления и учета. В качестве основного узла для сбора информации о трубах был выбран ПЛК SIMATIC S7-300 фирмы SIEMENS. Посредством промышленной сети PROFIBUS и дополнительных сетевых модулей информация поступает в контроллер, обрабатывается и далее отправляется на сервер. Питание контроллер получает от бесперебойного источника питания, расположенного в серверной стойке, а информация о расположении труб хранится в энергонезависимой памяти контроллера, что повышает надежность хранения по сравнению с обычным компьютером. Таким образом, ПЛК SIMATIC S7-300 выступает в роли шлюза между сервером базы данных и локальными ПЛК.
Структурная схема предложенного решения.
На структурной схеме условно выделено два уровня: уровень предприятия и полевой уровень. Физически уровень предприятия реализован на шине ETHERNET, а полевой уровень для работы с оборудованием — на шине PROFIBUS. Шлюзом между ними является процессор SIMATIC S7-300. Обмениваясь информацией с локальными ПЛК участков линии, центральный процессор обрабатывает ее и предоставляет по запросам с WinCC SCADA-сервера. В свою очередь WinCC-сервер, собрав нужную информацию, записывает ее в SQL базу данных. WinCC-клиенты по запросам получают необходимую информацию как с полевого уровня, так и с SQL-сервера. SQL-клиенты позволяют расширить доступность информации из базы данных для необходимых отделов предприятия.
Также была выполнена доработка программного обеспечения рабочего места дефектоскописта. Оно было переработано в соответствии с обновленной структурой системы учета и требованиями технологии проведения дефектоскопии, что позволило повысить точность данной процедуры.
Доработке подверглись мнемосхемы АРМ оператора с целью повышения эргономики рабочего мета оператора и повышения возможностей визуального контроля прохождения технологической цепочки процессов.
На экране изображены основные участки линии. Это участки шаблонирования, зачистки, ультразвуковой дефектоскопии, гидроопрессовки и выходного контроля. Вокруг контроллера каждого участка имеется цветовой индикатор, указывающий на статус: зеленый — включен, красный — отключен. Стеллажи и рольганги являются интерактивными элементами, нажатием на которые можно увидеть информацию об имеющихся на них в данный момент трубах. После участка выходного контроля показаны стеллажи для годных и карманы для бракованных труб, отсортированные по видам брака. Счетчики этих труб сбрасывает оператор. В нижней части экрана расположена панель сообщений об ошибках.
В качестве программного обеспечения для операторских станций была использована среда разработки WinCC фирмы SIEMENS. Это позволило вести сквозную разработку проекта для ПЛК и операторских станций, что существенно сократило сроки разработки.
Приложение оператора участка дефектоскопии разрабатывалось на языке программирования C++. Оно позволяет производить настройку дефектоскопа, получение и архивирование результатов диагностики.
Цели проекта были достигнуты специалистами компании за счет уверенного владения инструментами разработки приложений в области АСУ, а также глубокого изучения технологии производства и нюансов работы оборудования.
Общее время выполнения указанной доработки составило менее 14 недель (за вычетом периода согласования с Заказчиком – менее 10 недель).