Глава 13. Выбор и построение надежных и эффективных АСУТП 861
13.12. PRM - Менеджер ресурсов производства
фирмы Йокогава Электрик
Фирма Yokogawa Electric отстаивает канонический иерар- хический подход к структуре и функциям АСУТП (рис. 13.6).
Каноническая иерархическая структура АСУТП
fcnciosed Otspiay Style Console
Vnet/iP
Open Display Style Console
1 *
Ш1 ^p
F C S
" i f c
liШГ jgjf gg
1
FOUNDATION Reldbus
FOUNDATION Reldbus
it
FCS
PRO! IBUS-OP
Coupler
c l ! ^
щт wp w
4,
?
o
HART
PROF1BUS-PA
%
Puc. 13.6
Программный пакет Менеджера ресурсов производства
(МРП) встраивается в общую архитектуру системы Centum на уровне самостоятельной системы (подсистемы). МРП под- держивает такие функции, как:
• Конфигурация устройств и управление устройствами;
• Планирование проверок и регистрация результатов;
• Графики работ по техобслуживанию;
• Корректировка параметров устройств и ведение жур- нала регистрации;
• Диагностика устройств;
• Интерактивная документация.
Существует пять основных функциональных направлений для работы и обслуживания полевого оборудования:
• Навигатор устройств;
• Управление информацией по техобслуживанию;
862 Справочник инженера по А СУТП' Проектирование и разработка
• Анализ эксплуатации;
• Диагностика и настройка;
• Служебные и сервисные функции.
Неоспоримый приоритет Йокогавы состоит в пионер-
ском расширении панорамы потенциальной области диаг-
ностики до масштабов основного оборудования. Иерархия уровней диагностики системы управления всеми ресурсами производства представлена на рис. 13.7.
13.13. Навигатор устройств
Навигатор устройств обеспечивает:
• Обзор установки / производства;
• Обзор сети;
• Обзор класса.
Обзор установки / производства дает возможность про- смотреть расположение полевого оборудования в привычном для пользователей Windows формате проводника Explorer.
Иерархия повторяет естественную для технологического персонала группировку оборудования по титулам, цехам, от- делениям, узлам, параметрам.
Обзор сети дает возможность рассмотреть позицию уст- ройства по отношению к физической конфигурации полевой шины в иерархическом представлении. Цвет иконки устройст- ва отражает текущее состояние устройства.
Обзор класса иерархически представляет устройства, сгруппированные по производителям, моделям, версиям. Со- стояние устройства (техобслуживание, резерв и т.д.) также помечается соответствующими ключевыми словами и цветом.
13.14. Управление информацией по техобслуживанию
Обеспечивает следующие направления:
• Мастер устройств;
• Архив инспекций (проверок оборудования);
• График инспекций;
• Список составных частей устройств;
• Связанная документация.
Иерархия уровней диагностики оборудования
Диагностика
устройств
fjjr
1
Диагностика
Контуров
управления ЯГ I W
У&1Ч
Диагностика основного
обооудования
Датчики, Клапаны
Электродвигатели,
Насосы
Рис. 13.7
864
Справочник инженера по А СУТП' Проектирование и разработка Мастер устройств управляет всей совокупностью обору- дования. Может предоставить список всех существующих уст- ройств с детальной информацией завода-изготовителя, и те- кущей информацией по каждому устройству.
Архив инспекций (проверок оборудования) обеспечи- вает архивирование всех инспекций устройства, фиксацию и формирование отчетов по всем сбоям и нарушениям в работе полевых устройств.
График инспекций создается и поддерживается для про- верки, настройки, калибровки каждого из имеющихся уст- ройств.
Список составных частей устройств содержит список компонентов каждого устройства с указанием их наличия на складе запасных частей.
Связанная документация - воспроизводится электрон- ная документация, связанная с данным устройством:
• Конфигурация;
• Технологические схемы с киповской обвязкой;
•
Технологические инструкции, и т.д.
Вызов всей совокупности сопутствующей документации осуществляется по шифру киповской позиции.
13.15. Функция анализа эксплуатации Данная функция поддерживает базу данных, содержащую предысторию существования оборудования:
• Первоначальные установочные параметры;
• Сохраненные параметры устройства;
• Текущие параметры устройства;
• Проведенные калибровки;
• Предыстория инспекций (контрольных проверок).
Содержимое базы данных может быть воспроизведено:
• В хронологическом порядке;
• По типу события;
• В сводном или детальном виде.
Записи могут быть отфильтрованы по шифру позиции или ее составных элементов, так что информация о поведении кон- кретного устройства может быть легко прослежена и проана- лизирована.
Гпава 13 Выбор и построение надежных и эффективных АСУТП 865
13.16. Функции диагностики и настройки Поддерживают функции диагностики и настройки уст- ройств в режиме
on-line. Настройка и сравнение. Данная функция позволяет воспроизводить и устанавли- вать параметры устройства. Текущие установки устройства в любой момент времени могут быть сравнены с архивными записями, переустановлены и сохранены.
Инструменты. При использовании Foundation Fieldbus существенным образом расширяются возможности по автоматическому об- наружению вновь введенных устройств и их самодиагностике.
Калибровка. С помощью этой функции производится настройка пара- метров устройства с функциями диагностики.
Информация по всем типам устройств третьей стороны может быть зарегистрирована в приложениях
plug-in, и также может быть использована для их калибровки.
13.17. Служебные и сервисные функции Функция просмотра (browser) позволяет осуществлять поиск устройства по атрибутам устройства, таким, как:
• Идентификационный номер устройства;
• Позиция КИП;
• Имя блока;
• Значение параметра и т.д.
Функция защиты информации (секретность) позволяет ограничить доступ для определенных пользователей или для определенных операций к функциям обслуживания полевых устройств, предохраняя от возможных несанкционированных вмешательств в систему.
Все действия и попытки проникновения в систему фикси- руются в архиве.
Функция самодокументирования автоматически созда- ет документацию по работе устройства. Позволяет по запросу делать распечатку накопленной информации.
Также может быть распечатана информация по текущему обслуживанию непосредственно в виде копии экрана.
28—3110
866 Справочник инженера по А СУТП' Проектирование и разработка
Обеспечение функции plug-in.
Функции подключения устройств сторонних изготовите- лей обеспечиваются соответствующими библиотеками базы данных на PRM-сервере.
13.18. Преимущества использования Менеджера ресурсов
Программное обеспечение Менеджера ресурсов произ- водства обеспечивает преимущества многими способами
(рис. 13.8), включая:
• Сокращение стоимости обслуживания;
• Дистанционный контроль состояния устройства;
• Настройка параметров устройства;
• Выполнение диагностики устройств в режиме on-line;
• Усовершенствование работ по обслуживанию;
• Регистрация отчетов по обслуживанию;
• Ведение единой базы данных оборудования;
• Безболезненная интеграция оборудования сторонних производителей.
Жизнь - с системой МРП !
Маракуй' %
Выдумывай' У
Пробуй» |
Сервер | — | £
МРП» I *
1
Сервер j j
связи с 1 1
Fieldbus' — —
U 4J:
ж%
Устройства
HART и FF'
> \ \
Цех КИПиА' '1
W.
г
§ Ь
!
1
, S j
Оператор н
Процесса' i
i !
Глава 13. Выбор и построение надежных и эффективных АСУТП 867
13.19. Программное обеспечение для комплексных решений Фирмы предлагают целый спектр пакетов прикладного программного обеспечения, начиная от многопараметриче- ских оптимизирующих контроллеров и управления с нечеткой логикой, и заканчивая, но "не ограничиваясь", всеобъемлю-
щими системами организации производства (Management En-terprise System - MES) (рис. 13.9). Однако необходимо обда- вать себе ясный отчет, что для результативного применения средств более высокого уровня необходимо пройти все сопод- чиненные ступени автоматизации - от модернизации полевого оборудования до усовершенствованного управления.
Предоставление кочтдоксного решения -> прлалгяне pwvpca и р лр i
PR>f>
Ws '-""';
«ЙЖ
щ^Щ щЦ^р? Обслуживание
\ГГ
JK!
Рис. 13.9
С Т О Я Т Э Т И
средства недешево, однако надежды на чудес- ное избавление от трудов праведных за счет всемогущего мо- делирования и оптимизации не всегда оправдываются. При- чина неудач заключается в том, что интеллектуальные средст- ва требуют интеллектуального персонала, с которым и в доб- рые-то времена было негусто.
868
Справочник инженера по А СУТП' Проектирование и разработка Вместе с тем, существуют недорогие решения, которые не требуют особой квалификации для настройки и обслужива- ния, а рассчитаны на обыкновенный здравый смысл. Рассмот- рим некоторые возможности, которые находятся непосредст- венно в контексте данной работы.
13.20. Решения для расширенной поддержки операций Данная группа решений представлена следующими пакетами фирмы Yokogawa Electric:
• Exaplog - Пакет анализа событий. Анализирует техно- логические операции и действия оперативного персо- нала, и фиксирует события, сообщения и сигнализации с процесса.
• При анализе, опираясь на журнал сообщений АСУТП, используется фильтр 3W - What? Where? When? (Что?
Где? Когда?).
• Производительность персонала и установки может быть существенно повышена за счет устранения избы- точных и ненужных сообщений и сигнализаций, и ис- правления некачественных алгоритмов и прикладных программ.
• Exapilot - Пакет повышения эффективности технолога
- оператора. Обеспечивает комплексные стандартизи- рованные операции повышения эффективности управ- ления, основанные на знаниях опытных операторов технологического процесса.
• Автоматизация стандартных рабочих процедур позво- ляет автоматизировать практический опыт испытан- ных операторов.
Exaplog: Пакет анализа событий. С развитием средств автоматизации количество контуров, контролируемых одним оператором, непрерывно возрастает и достигает своего предельного значения.
При таких условиях для обеспечения стабильности и безопасности работы требуются качественно новые
решения возникающих проблемных ситуаций, таких, например, как лавина сигнализаций и событий, требующих вмешательства оператора, чтобы предпринять соответствующие меры проти- водействия.
Глава 13. Выбор и построение надежных и эффективных АСУТП 869
Пакет анализа событий и расширенной поддержки опера- ций Exaplog позволяет провести анализ проблем, связанных с неэффективным использованием возможностей технологиче- ского процесса, как в режиме нормальной эксплуатации, так и при проведении операций пуска-останова. Пакет анализа со- бытий Exaplog обеспечивает доступ к файлам регистрации событий на DCS и формирует временные диаграммы, позво- ляющие сопоставить запросы технологического процесса
(сигнализации, сообщения и инструкции для оператора) в за- висимости от действий оператора (рис. 13.10).
Пакет Exaplog позволяет проводить анализ работы уста- новки с целью повышения эффективности ее работы путем достижения улучшенной управляемости и дальнейшей авто- матизации, а также сокращает нагрузку на операторов. joeinnce ' ®ет ЙыЬТуй^рвай j
Type j jfJame
03 00 06 00 23 58 33 23 58 57 23 88 59 23 58 59 235919 23 59 44 23 59 44 23 59 49 23 53 49 23 59 51
Орега'юп Re cor
AlarmNotrly
AJarmRe cove «у
Alarm Recovery
OperetionRecoi
OperabonRecoi
Guidance
Process Record
ProcessRecord
W235SWQ31 WEIGH SCALE WEIGHT MV - 0 0 % old - 100 0 (HIC
P0320EIC81 T0320 TK PUMP FV - 0 ANS*
P0320EIC81 T0320 TK PUMP PV - 0 ANS* Recover
P0320EIC81 TO320 TK PUWPNR
R1300TIC43 REACTOR JACKET IN TEMP SV • 70 0 DEGC old - 71
D4180UNIT Dialogue CHIBC-Y*0431 (HICS02x043T )
CH®C READY TO CHARGE FROM ISC'!
O! 360WASH CENTRIFUGE WASH IJAID - 27
Q1360UNIT CENTRIFUGE UNIT RUNNING
JNIT Dialogue CHIBC- OK *0431 (HICS02xH431 j
F227CPDI36
T7870P137
STNQ106
P2271EIC81
STN0104
Q4260YIC61
Q42b0 ЛС52 04260X06
R1530AI71
P450UVir58
JSmJM
306 ^
Puc. 13.10
Exapilot: Пакет повышения эффективности работы.
Операции во время пуска и останова в ответ на нештат- ные состояния процесса или устройств, ручное вмешательство во время нормальной работы, вызванное различным опытом операторов, могут привести к нарушению технологического процесса, что в свою очередь окажет влияние на эффектив- ность производства.
870
Справочник инженера по А СУТП' Проектирование и разработка С помощью пакета Exapilot опытный квалифицированный оператор может формализовать свой опыт для автоматизации операций управления, и таким образом способствовать каче- ству работ менее опытных товарищей на стабильном и высо- ком уровне. Пользователь может репродуцировать поддержку передовых методов работы и повысить эффективность произ- водства путем повтора отлаженного цикла программы Exapilot для создания новых приложений.
Приложения Exapilot используют стандартные рабочие процедуры для вывода на дисплей формализованного ноу-хау в наглядном формате (рис. 13.11).
gfl Exapdbt Qpmrtioft РШЛ А КяжЪг RTа*и? Ц> Be Operation Chtar^eVaiw idew Window Message tool» ttelp
mm M^taage
&art Heating Phas*
Start Loading foyadtente
Check Ftec^e ingredients
Saart Loading всйу<м1
Опжк Sclent Recipe
Siartf^an? A Reactor Pftaae
Отмщай ДО0&30 f0 5&1$ Coined 9Й06Й010.50.27
Message IStartHaaHflflPhaftfe if Нважф doeent complete kn Set Time
Ft&s» switch**
to Pause Mode
Щ M n j i W Рис. 13.11 Динамическая настройка порога тревожной сигнали-зации. Пакет Exapilot обладает совершенно уникальной спо- собностью радикально уменьшить количество избыточных сигнализаций. Эта
способность реализуется за счет того, что в соответствии с изменением режима технологического процес- са автоматически загружаются новые пороги тревожной сиг- нализации. Динамическое изменение порога тревожной сиг- нализации в соответствии с изменением фазы работы (напри- мер, с изменением рецептуры или нагрузки) позволяет избе- жать выдачи излишних сигнализаций (рис. 13.12).
Глава 13. Выбор и построение надежных и эффективных АСУТП 871
Одна из сущностей, открытых этими средствами, кратко формулируется следующим образом:
Взаимоотношение числа и динамики появления сигнали- заций, и соответствующих манипуляций в ответ на эти сооб- щения является индикатором уровня стабильности и безопас- ности процесса.
Разработчики данного подхода задаются самыми просты- ми вопросами:
• Как уменьшить число оповещений?
• Как снизить ручное управление?
В качестве основы для принятия решений о необходимо- сти и достаточности сигнализаций процесса предлагается произвести анализ соотношения событий, сообщений, сигна- лизаций, и ответных действий оператора процесса (см. рис.
13.13).
Тренд баланса событий и манипуляций.
На дисплей выводится баланс между:
1. Запросами процесса:
• Сигнализация системы,
• Сигнализация процесса,
• Руководство оператора, и т.д.
2. Действиями оператора:
• Ввод данных тэга,
• Подтверждение или игнорирование сигнализаций,
• Изменение режима тэга, и т.д.
872 Справочник инженера по А СУТП' Проектирование и разработка
Авторы разработки на основе собственного опыта вне- дрения этой методики предлагают нижеследующие опорные соотношения сигнализаций и ответных действий оператора, которые можно считать приемлемыми.
Стабильность:
• 12 оповещений в сутки на 100 точек;
• 144 манипуляций в сутки на 100 контуров.
Безопасность:
• 12 оповещений в сутки на 100 точек;
• 144 манипуляций в сутки на 100 контуров.
Надо признаться, представленные опорные значения вы- зывают настоящее восхищение. Автору настоящей работы за более чем тридцать лет работы в нефтехимии и нефтеперера- ботке не доводилось видеть установок с таким мизерным ко- личеством оповещений (кроме еще не построенных, или, в лучшем случае, полностью законсервированных). Характер- ный пример в подтверждение этих слов приведен на рис.
13.14. На основе анализа трендов событий и манипуляций при пуске, останове и во время долговременной эксплуатации принимаются решения по изменению регламента работы ус- тановки и оперативного персонала.
£te № Й Ф
01в»|р) ъЩ
Process Request
Operator Record
llll||llllll|l
t'»> ЛС4 UH O&'t» 14 1-J 09 tb СЗ/2' mn (J&24 O&J'C
Рис. 13.13
Оригинальные авторские рекомендации фирмы Йокогава по устранению избыточных сигнализаций и действий персо- нала представлены в таблице 13.3.
Пуск установки
1S0D 18 00 21 00
1200 16:00
27 февраля, 2002 (9 часов)
545 оповещений
155 манипуляций
28 февраля, 2002 (24 часа)
1195 оповещений
395 манипуляций
Рис. 13.14
1 марта 2002 (12 часов)
447 оповещений
693 манипуляций
874 Справочник инженера по АСУТП. Проектирование и разработка
Таблица 13.3
Анализ трендов баланса событий и манипуляций
№
Тип
шаблона
Шаблон
I
Вероятная
проблема
Меры по
устранению
1
Баланс
Событий и
Действий оператора
)
- Ш г
Отсутствие серьезных проблем
Долгосрочный анализ изменений производства
2
Избыточные сообщения
Ненужные сигнализации / сообщения
Избыточные сигнализации / сообщения
Перенастройка граничных значений сигнализации
Объединение избыточных сигнализаций / сообщений
3
Избыточные действия оператора
Низкая степень автоматизации
Избыточная работа опера- тора процесса
Расширение использования
РСУ.
Упрощение действий оператора
4
Переполне- ние оператора работой
Низкая квалификация оператора.
Сложная по- следователь- ность действий оператора
Обучение оператора процесса
Упрощение работы оператора
5
*
Неадекват- ные действия оператора
Нестабиль- ность процесса.
Человеческий фактор
Внедрение усо- вершенствован- ного управления процессом.
Обучение оператора процесса
Скачать 6.47 Mb.