1.2
Характеристика объекта автоматизации
Установка цеха НПЗ предназначена для переработки нефти в бензин, авиационный керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла, смазки, битумы, нефтяной кокс, сырьѐ для нефтехимии.
Объектами автоматизации являются:
1. Насосные агрегаты Н-1, Н-2, Н-3, с установленными на них датчиками температуры подшипников, сигнализаторов наличия перекачиваемой жидкости;
2. Конденсатные баки Е-1, Е-2, с установленными на них уровнемерами и датчиками температуры парового конденсата;
3.
Трубопроводы подачи парового конденсата, на каждом установленные электроприводные задвижки, датчики температуры конденсата;
4.
Трубопровод обратной подачи парового конденсата, с установленными на нем датчиками расхода и температуры и регулирующего клапана;
5. Трубопровод охлаждающей жидкости подшипников насосов, с установленными на нем датчиками расхода и температуры;
Большая часть оборудования будет размещена внутри помещений и эксплуатироваться при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40 °С.
Возможно аварийное снижение температуры в помещениях до минус 40 °С.
Оборудование, размещаемое снаружи помещений, должно работать при температурах в полном диапазоне от минус 40 до плюс 50 °С.
12
1.3 Требования к Системе 1.3.1 Требования к Системе в целом Система управления должна состоять из распределенной системы управления (РСУ) и автоматической системы противоаварийной защиты (ПАЗ).
Целью и назначением систем является обеспечение безопасного и эффективного управления ТП в реальном масштабе времени.
Программно-технические средства, входящие в Систему, должны иметь сертификаты соответствия, выданные органами Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии при
Министерстве промышленности и торговли РФ (Росстандарт), а также в установленных случаях другими лицензирующими органами РФ.
Связь между оборудованием нижнего и среднего уровней должна осуществляться при помощи проводных связей, посредством цифровых и унифицированных аналоговых, дискретных электрических сигналов.
Между средним и верхним уровнем должен осуществляться при помощи резервированных специализированных промышленных компьютерных сетей.
Должна быть предусмотрена проводка резервированных оптоволоконных кабелей и кабелей типа «витая пара» категории не ниже «5е».
Структура РСУ и ПАЗ должна быть предусмотрена такой,
чтобы исключить наличие узлов, отказ которых приведет к отказу РСУ и ПАЗ в целом. Для обеспечения минимальной вероятности отказов должно быть предусмотрено резервирование ответственных элементов и сетей системы.
В системе должна быть предусмотрена сохранность информации:
при нештатных технологических ситуациях, выходе из строя компонентов системы и нештатном отключении электропитания;
сохранение системной конфигурации, прикладного программного обеспечения (ПО), трендов и журналов событий в случае выхода из строя компонентов системы, нештатного отключения электропитания либо некорректных действий технологического персонала.
13
1.3.2
Требования к структуре и функционированию Системы
1.3.2.1
Требования к уровням иерархии Системы
Система должна иметь трехуровневую структуру:
нижний уровень – уровень размещения контрольно-измерительных приборов (КИП) и ИМ – включает в себя полевое оборудование, установленное на технологических трубопроводах и аппаратах;
средний уровень – уровень сбора информации с нижнего уровня, выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы, устройства приема/передачи данных на верхний уровень и должен включать в себя: a) кроссовые шкафы; b) шкафы автоматизации.
верхний уровень – уровень, включающий серверный шкаф, АРМы: a) АРМ старшего оператора; b) два АРМ оператора-технолога; c) АРМ машиниста насосного оборудования; d) АРМ машиниста компрессорной; e) АРМ начальника установки; f) АРМ инженера РСУ и ПАЗ; g) АРМ инженера КИП; h) АРМ панелей визуализации.
На данном уровне обеспечивается доступ к технологической информации для обслуживающего, технологического персонала, инженерно- технических работников и административно-управленческого персонала.
Структурная схема комплекса представлена в приложении А.
1.3.2.2
Требования к способам и средствам связи для информационного обмена между компонентами Системы
Обмен данными между оборудованием среднего и верхнего уровней должен осуществляться при помощи резервированных специализированных промышленных компьютерных сетей высокой производительности.
14
Физической средой передачи данных должен являться кабель
«экранированная витая пара» категории 5е либо оптоволоконный кабель с применением специализированного сетевого оборудования.
1.3.2.3
Требования к режимам функционирования Системы
Система должна обеспечивать непрерывную работу объекта в штатном режиме. При появлении нештатных ситуаций в Системе должны быть реализованы алгоритмы на перевод оборудования в безопасное состояние.
Режимы функционирования Системы:
режим запуска Системы, во время которого осуществляется отладка, диагностика, комплексное опробование программно-технических средств, ввод Системы в режим опытной и промышленной эксплуатации;
штатный режим, во время которого реализуются все автоматизируемые функции в полном объеме;
нештатный режим, при котором отдельные компоненты полностью или частично прекращают свое выполнение в связи с отказами ПТС Системы;
сервисный режим, во время которого обеспечивается проведение регламентных работ по ТО, изменению в процессе эксплуатации уставок сигнализации, блокировок и коэффициентов контуров регулирования Системы.
1.3.2.4
Перспективы развития и модернизации Системы
Система должна обеспечивать возможность подключения дополнительных контроллеров, модулей, преобразователей, барьеров искрозащиты и других компонентов в объеме до 20 % от использованных.
Во всех шкафах и панелях, шасси контроллеров необходимо предусматривать не менее 20 % свободного места для размещения оборудования.
Должна обеспечиваться возможность по наращиванию Системы путем непосредственного дополнения, а не изменения, технических средств и минимального изменения ПО и конфигурации Системы.
15
1.3.3
Требования по сохранности информации при авариях
Возможные основные ситуации, приводящие к потере информации и меры, обеспечивающие ее сохранность:
для АРМ и серверов Системы должно быть предусмотрено периодическое резервное копирование данных на внешние накопители;
энергонезависимая память контроллеров должна обеспечивать сохранение полной конфигурации и всех рабочих параметров без ограничения времени. Энергонезависимая память контроллеров не должна использовать сменные элементы питания (батарейки);
полное обесточивание всей Системы. Работоспособность системы в данном случае должна поддерживаться за счет использования источников бесперебойного питания в течение не менее 60 мин;
отказ канала связи. Вся информация в этом случае должна накапливаться в локальном буфере не менее чем 24 часа, оборудование должно функционировать самостоятельно, при восстановлении канала связи – накопленная информация должна передаваться для архивации в базу данных.
Информация об аварийных ситуациях должна автоматически отображаться на дисплее АРМ, а также записываться и храниться в протоколах сообщений системы на устройствах внешней памяти.
После восстановления работоспособности средств связи, обмен между контроллером и АРМ должен восстанавливаться автоматически с выдачей соответствующего сообщения на АРМ.
1.3.4
Требования к защите от несанкционированного доступа
Подсистемы управления доступом, подсистемы регистрации и учета и подсистемы обеспечения целостности компонентов создаваемой Системы должны соответствовать требованиям Руководящего документа ФСТЭК РФ
«Автоматизированные системы. Защита от несанкционированного доступа к информации. Классификация автоматизированных систем и требования по
16 защите информации» по классу защиты от несанкционированного доступа не хуже 1Г.
Класс используемых межсетевых экранов должен быть не хуже 4 по классификации
Руководящего документа
ФСТЭК
РФ
«Средства вычислительной техники.
Межсетевые экраны.
Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации».
Система должна автоматически вести журнал регистрации изменений программного и информационного обеспечения.
Должна быть предусмотрена защита Системы от несанкционированного доступа и компьютерных вирусов.
В Системе должно быть предусмотрено разграничение прав доступа с парольной защитой между лицами, имеющими доступ к управлению:
старший оператор;
оператор-технолог;
машинист насосного оборудования;
машинист компрессорной;
начальник установки;
инженер РСУ и ПАЗ;
инженер КИП.
Предусмотреть разграничение прав доступа к системным настройкам, а также к настройкам, влияющим на работоспособность Системы.
1.3.5
Требования по стандартизации и унификации
Создаваемая Система должна быть универсальной и соответствовать достигнутому мировому уровню в области создания систем по функциональному развитию, удобству эксплуатации и обслуживания.
Технические и программные решения, используемые в Системе, должны быть максимально унифицированы.
17
ПТС, входящие в Систему, должны иметь сертификаты соответствия, выданные органами Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии при Министерстве промышленности и торговли РФ (Росстандарт), а также в установленных случаях другими лицензирующими органами РФ.
При создании Системы руководствоваться следующими документами:
настоящими техническими требованиями;
ПУЭ Правила устройства электроустановок;
СНиП 3.05.07-85 Системы автоматизации;
СНиП 3.05.06-85 Электротехнические устройства;
ГОСТ 31565-2012 Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности;
ГОСТ Р 50571.1-2009 (МЭК 60364-1:2005) Электроустановки низковольтные. Часть 1. Основные положения, оценка общих характеристик, термины и определения;
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств".
1.3.6
Требования к снабжению электроэнергией
Создаваемая Система производственного цикла подготовки сырья на
НПЗ по обеспечению надежности электроснабжения относится к особой группе потребителей I категории электроснабжения.
Электропитание Системы должно осуществляться от резервированных независимых источников бесперебойного питания (ИБП) промышленного исполнения, в комплекте с батареями. Система бесперебойного питания должна состоять из двух дублированных независимых ИБП промышленного исполнения с антикоррозийным покрытием элементов и сохранять электроснабжение Системы в течение не менее 60 мин в случае его отсутствия.
18
Система бесперебойного питания должна быть оснащена внешним ручным байпасом.
Предусмотреть шкаф ШРП с комплектом коммутирующей аппаратуры
достаточной для организации питания ИБП, резервированного питания каждого узла Системы.
Электропитание шкафа ШРП осуществляется от двух индивидуальных
3-фазных вводов 380 В, 50 Гц (подводящий кабель питания не входит в комплект поставки Системы).
ИБП c батареями, шкаф ШРП расположить в помещении кроссовой здания операторной.
Мощность ИБП выбирается с запасом 30 % от расчетной максимальной нагрузки.
Электропитание АРМ начальника установки, АРМ машиниста компрессорной осуществить через напольные ИБП, обеспечивающие автономную работу при пропадании электроэнергии в течении 60 минут.
Электропитание данных ИБП осуществить от существующей силовой розетки сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Электропитание оборудования нижнего уровня
(датчики, преобразователи, электропневмопозиционеры и т.д.) выполнить от резервированных источников питания 24 В.
Блоки питания 24 В дискретных входов «сухой контакт», соленоидов и контроллеров должны быть резервированными и раздельными друг от друга.
19
1.4
Требования к задачам, выполняемым Системой
Объем автоматизации определяется перечнем сигналов.
Основные функции РСУ:
сбор, обработка и отображение для технологического персонала текущих значений технологических параметров и состояния оборудования.
Отображение технологического процесса должно быть организовано в виде мнемосхем, таблиц, экранных полей различного назначения в реальном масштабе времени;
выдача управляющих воздействий на исполнительные механизмы и оборудование в соответствии с заданными алгоритмами управления и регулирования или по заданию оператора;
формирование отчетов, автоматический учет сырьевых, продуктовых и вспомогательных потоков на границе установки;
отображение для технологического персонала сигнализации о выходе технологических параметров за допустимые значения и об изменении состояния оборудования;
накопление информации о значениях технологических параметров, о состоянии оборудования, сигнализации и действиях оператора в долговременной памяти за конфигурируемый промежуток времени;
регистрация срабатывания и контроль над работоспособным состоянием средств ПАЗ;
выдача необходимой информации в вышестоящую систему;
возможность внесения изменений в конфигурацию системы в режиме «on-line» (без остановки процесса управления и без внесения возмущений в контуры управления и блокировки, не затрагиваемые изменениями);
возможность замены отказавшего оборудования и добавления новых узлов и плат без отключения питания;
20
возможность синхронизации точного времени;
цикл исполнения,
установленный для каждого из алгоритмов управления, мониторинга и блокировки, должен быть фиксированным (не зависящим от размера программы).
Система должна быть ориентирована на работу в жестком реальном времени, то есть на обеспечение выполнения всех заданных функций с заданной периодичностью и в заданный срок.
ПАЗ должна обеспечивать защиту персонала, технологического оборудования и окружающей среды в случае возникновения нештатной ситуации, развитие которой может привести к аварии.
Команды от ПАЗ должны иметь приоритетное действие на исполнительные механизмы по отношению к командам от РСУ.
Информация о работе ПАЗ должна передаваться в РСУ и выводиться на экран на АРМ оператора, заноситься в память, протоколы ее работы должны распечатываться. Срабатывание блокировок должны регистрироваться с указанием времени.
Исполнение ПАЗ должно отвечать всем требованиям техники безопасности.
Должны быть предусмотрены сервисные ключи (реализуемые программно) для замены, ремонта и поверки блокировочных датчиков.
Для аналоговых модулей ввода/вывода должна быть обеспечена функция определения обрыва, замыкания линии и выхода параметра за пределы диапазона.
21
1.5
Требования к видам обеспечения
1.5.1
Требования к техническому обеспечению
1.5.1.1
Требования к техническим средствам нижнего уровня (к датчикам, приборам, вторичным приборам, исполнительным механизмам)
Технические средства полевой автоматики, устанавливаемые вне помещения, должны иметь пыле- и влагозащищенные корпуса. По степени конструктивной защищенности от внешних механических воздействий такие устройства должны иметь исполнение не ниже, чем IP 65 по ГОСТ 14254-96.
Все электрические и электронные средства полевых систем автоматизации, размещаемые во взрывоопасных или пожароопасных зонах должны применяться только во взрывозащищенном исполнении.
Передаваемые в Систему сигналы должны иметь следующие параметры:
аналоговые: 4-20 мА, с HART-протоколом;
цифровые: по протоколу Modbus RTU;
дискретные сигналы типа «сухой контакт» или «открытый коллектор»;
дискретные сигналы Namur;
дискретные сигналы 24 В постоянного тока.
Передаваемые из Системы сигналы должны иметь следующие параметры:
унифицированный аналоговый сигнал 4-20 мА (HART);
дискретные сигналы постоянного тока 24 В;
дискретные сигналы переменного тока 220 В.
1.5.1.2
Требования к техническим средствам среднего уровня
1.5.1.2.1 Требования к кроссовым шкафам
Подключение полевого оборудования к среднему уровню выполнить через кроссовые шкафы. Кроссовые шкафы расположить в помещении кроссовой здания операторной.
22
Кроссовые шкафы должны соответствовать габаритным размерам
2000х800х800 мм (ВхШхГ). Ширина дверей шкафа не должна превышать 400 мм.
Подвод кабелей к кроссовым шкафам должен осуществляться снизу.
Экраны кабелей соединяются с системой заземления внутри шкафа.
Концы входящих многожильных кабелей подключаются к входным клеммникам, компоновка которых разделяется по типам сигналов и цепей.
Отдельно должны быть проложены: «искробезопасные» цепи,
«неискробезопасные» цепи и цепи 220 В.
Для подключения «неискробезопасных» сигналов и сигналов «220 В», приходящих с полевого уровня, должны быть предусмотрены клеммники с предохранителями.
Каждый провод или кабель внутри шкафа прокладывается в закрытом крышкой перфорированном коробе из ПВХ.
Все кабели, клеммники и зажимы должны быть промаркированы.
Все клеммники должны быть винтового типа, предпочтительно одноуровневые.
Для входных и выходных «искробезопасных» цепей клеммники должны быть с размыкателем (коммутационный ресурс для размыкателей должен быть рассчитан на весь период эксплуатации и составить не менее 1000 размыканий).
Зажимы для подключения полевых КИП и
оборудования должны быть винтового типа с сечением, соответствующим сечению подключаемых проводников и токовой нагрузке на соединение.
Зажимы искробезопасных цепей должны быть светло-голубого цвета, а зажимы цепей заземления – желто-зеленого цвета.
Кроссовые шкафы должны содержать только клеммники. Размещение в кроссовых шкафах модулей ввода-вывода, промежуточных реле, барьеров, блоков питания и другого подобного оборудования не допускается.
Распределение входных/выходных каналов по кроссовым шкафам должно выполняться согласно типу сигнала (аналоговые входы, аналоговые
23 выходы, дискретные входы, дискретные выходы) и искрозащите (Exi или нет).
Допускаются следующие конфигурации:
отдельный кроссовый шкаф под аналоговые входы-выходы, отдельный шкаф под дискретные входы-выходы;
одна сторона шкафа (двухстороннего доступа) аналоговая, другая - дискретная;
одна сторона шкафа (двухстороннего доступа) под сигналы Exi, другая - Exd.
Клеммы расположить в кроссовом шкафу вертикальными рядами на
DIN-рейках. При использовании кроссовых шкафов шириной 800 мм допускается не более двух вертикальных рядов.
Прокладку «полевых» и системных кабелей внутри кроссовых шкафов предусмотреть в перфорированных пластиковых коробах.
Предусмотреть не менее 20 % резерва смонтированного и не менее 20 % дополнительного резерва для будущего монтажа.
В комплектацию системы включить аксессуары необходимые для обслуживания клемм (щупы, адаптеры для тестеров и т.п.).
1.5.1.2.2 Требования к техническому обеспечению РСУ и ПАЗ
Контроллеры с функциями автоматического управления
(регулирования) технологическим процессом должны иметь:
дублированные модули питания;
дублированные модули центральных процессоров;
дублированные модули передачи данных.
Загрузка каждого центрального процессора не должна превышать 50%.
Контроллеры системы не должны останавливаться при любых возможных ошибках в прикладном ПО, выполненном стандартными средствами разработки данной системы. При обнаружении ошибки в одном из программных модулей, контуров или схем управления другие модули или схемы управления должны гарантированно оставаться в работе. При этом
24 должны выдаваться информационные сообщения об обнаруженных отказах, неисправностях. Подключение входных/выходных дискретных сигналов должно производиться через промежуточные реле.
Ввод/вывод в систему искробезопасных сигналов должен быть выполнен через барьеры искрозащиты.
Каждый искробезопасный канал ввода-вывода должен быть индивидуально гальванически развязан от других каналов, от системных шин, интерфейсов и цепей питания.
Для аналоговых модулей ввода/вывода должна быть обеспечена функция определения обрыва, замыкания линии и выхода параметра за пределы диапазона.
РСУ должна обеспечивать возможность подключения систем управления, поставляемых в комплекте с технологическим оборудованием.
Полученные по цифровым каналам данные должны обрабатываться системой так же, как и данные от модулей ввода/вывода.
ПАЗ должна быть выполнена как выделенная отказоустойчивая система с аппаратным резервированием и наличием непрерывной самодиагностики, на базе контроллеров, сертифицированных на применение в системах защиты с уровнем полноты безопасности не ниже SIL2, с возможностью интегрирования в РСУ.
Система должна обеспечивать полное сохранение функций безопасности в случае неисправности в системе или отказа отдельных блоков.
Контроллеры системы ПАЗ должны иметь:
дублированные модули питания;
дублированные модули центральных процессоров;
дублированные модули передачи данных.
Загрузка каждого центрального процессора не должна превышать 50 %.
При необходимости, сигналы должны передаваться от ПАЗ в РСУ физическими контактами и по резервированной сети передачи данных.
25
Ключи группового аварийного отключения технологического оборудования и технологических блоков должны быть физическими, располагаться на отдельном пульте возле АРМ оператора.
Подключение входных/выходных дискретных сигналов должно производиться через промежуточные реле.
Должен быть предусмотрен 20 % резерв каналов ввода-вывода и 20 % свободного места для возможной будущей установки дополнительных устройств (касается всего оборудования: модулей ввода/вывода, кроссовых и релейных шкафов, шкафов питания, сетевого оборудования).
Замена модулей ввода/вывода должна производиться на работающем оборудовании без отключения питания и снижения надежности системы.
Необходимо предусмотреть защиту от дребезга и электрических наводок на входные цепи.
1.5.1.3
Требования к техническим средствам верхнего уровня
Система должна иметь специальную выделенную станцию инженера
РСУ и ПАЗ с которой будут выполняться все операции по обслуживанию и диагностике. АРМ инженера РСУ и ПАЗ должно быть оснащено четырьмя мониторами с антибликовым покрытием размером не менее 22 дюйма, расположенные в два яруса по горизонтали.
Все оперативные и исторические данные РСУ и ПАЗ должны быть резервированы, т.е. храниться на резервированных носителях. Данные в резервированных носителях должны автоматически синхронизироваться.
Должна быть обеспечена возможность создания образов жесткого диска любой станции и сервера специальными программами, входящими в объем поставки Системы.
В составе Системы должна быть предусмотрена станция инженера КИП, предназначенная для конфигурирования и диагностики приборов и исполнительных механизмов, поддерживающих HART-протокол.
26
АРМ инженера КИП должно представлять собой переносной компьютер
(ноутбук) во взрывозащищенном исполнении, укомплектованный USB HART модемом.
1.5.1.4
Требования к техническим средствам передачи сигналов и данных
Обмен данными между контроллерами, серверами, станциями операторов и инженерными станциями должен выполняться по высокоскоростной резервированной линии связи со скоростью передачи не менее 1 Гбит/с.
Построение резервированных каналов передачи данных должно исключать нарушение нормальной работы системы управления при единичном отказе любого сетевого оборудования или обрыве одного кабеля связи.
Электропитание активного оборудования так же должно быть резервировано.
Все активное сетевое оборудование должно быть промышленного исполнения (с улучшенным охлаждением). Система должна постоянно выполнять диагностику сетевого оборудования и при обнаружении неисправности формировать сообщение оператору и инженеру РСУ и ПАЗ.
При информационном взаимодействии компонентов
Системы, размещенных в различных локальных вычислительных сетях (ЛВС) (или ЛВС различного уровня) обязательно применение межсетевых экранов.
Скачать 1.85 Mb.