Основы автоматизации технологических процессов нефтегазового производства. Лекция 1 (установочная)

1. Основы автоматизации технологических процессов нефтегазового производства

ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ НЕФТЕГАЗОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
ЛЕКЦИЯ 1 (УСТАНОВОЧНАЯ)
д.т.н., профессор кафедры
«Автоматизация, управление, мехатроника»
Митин Сергей Геннадьевич
[email protected]
ауд. 1/328

2. Основные технологии нефтегазового производства

2
ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НЕФТЕГАЗОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая
целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета
труда.
Технологический процесс – это совокупность физико-химических или физикомеханических превращений веществ, изменение значений параметров тел и
материальных сред, целенаправленно проводимых на технологическом оборудовании или
в аппарате (системе взаимосвязанных аппаратов, агрегате, машине и т. д.).
Нефтеразведка
Нефтедобыча
Разработка
нефтяного
месторождения
Эксплуатация
нефтяных
скважин

3. Основные современные проблемы оперативного управления производством и автоматизации в нефтегазовом производстве

3
ОСНОВНЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
ПРОИЗВОДСТВОМ И АВТОМАТИЗАЦИИ В НЕФТЕГАЗОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
1. Учет добычи, движения и использования углеводородного сырья, нефти, газа,
2.
3.
4.
5.
6.
нефтепродуктов.
Управление территориальными активами, организация технического обслуживания и
ремонта оборудования, обеспечение безопасности производства и персонала.
Высокий уровень энергопотребления производства и необходимость мероприятий по
энергосбережению и энергоэффективности.
Разнообразие средств АСУ ТП, моделирующих и информационных систем.
Минимизация затрат на эксплуатацию системы при максимальном уровне
информационного сервиса, предоставляемого лицам, принимающим решения.
Увеличение средств и труда на добычу каждой тонны нефти, обусловленное тем, что
месторождения дешевой нефти в Западной Сибири, открытые в конце 1950-х годов,
постепенно истощаются.

4. автоматизация производственных процессов

4
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Цели АПП:
повышение производительности;
повышение качества;
улучшение условий труда.
Технологический процесс состоит из
трёх основных частей:
рабочего
цикла
–
основной
технологический процесс;
холостых ходов – вспомогательных
операций;
транспортно-накопительных операций.
Автоматизация – направление развития производства, характеризуемое
освобождением человека не только от мускульных
частичная
полная усилий, для выполнения тех или иных движений, но и от
оперативного управления механизмами, выполняющими
эти движения.

5. этапы развития автоматизации производственных процессов

5
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ПРОЦЕССОВ
1. Автоматизация рабочего цикла, создание машин автоматов и полуавтоматов.
2. Автоматизация систем машин, создание автоматических линий, комплексов и
модулей.
3. Комплексы автоматизации производственных процессов с созданием
автоматических цехов и заводов.
4. Создание гибкого автоматизированного производства с автоматизацией
серийного и мелкосерийного производства, инженерного и управленческого
труда.

6. Определения

6
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Автоматической линией называется автоматическая система машин
расположенных в технологической последовательности, объединённых
средствами транспортировки, управления, автоматически выполняющих
комплекс операций, кроме контроля и наладки.
Автоматическим цехом или заводом называется цех или завод, в котором
основные производственные процессы осуществляются на АЛ.
Гибкие автоматизированные системы как четвёртый этап автоматизации
представляют собой наивысшую четвёртую ступень развития автоматизации
технологических процессов. Предназначены для автоматизации
технологических процессов со сменным объектом производства, в том числе
для единичного и мелкосерийного производства.

7. объект и система управления

7
ОБЪЕКТ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
Объект управления – обобщающий термин кибернетики и теории автоматического
управления, обозначающий устройство или динамический процесс, управление поведением
которого является целью создания системы автоматического управления.
Автоматизированной системой управления (АСУ) называется человеко-машинная система,
обеспечивающая автоматизированный сбор и переработку информации, необходимой для
оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности в соответствии с
принятым критерием.
АСУ технологического процесса (АСУТП) – это автоматизированная система управления
для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект
управления в соответствии с принятым критерием качества управления.
Автоматизированный технологический комплекс (АТК), представляющий собой
совокупность совместно функционирующих АСУ ТП и технологического объекта
управления.

8. Роль человека в Автоматизированных системах управления

8
РОЛЬ ЧЕЛОВЕКА В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
УПРАВЛЕНИЯ
а) накопление и хранение априорной информации (процесс обучения и
знакомства с конкретным технологическим объектом);
б) прием исходной информации, содержащей конкретное оперативное задание
по управлению объектом, получаемое непосредственно перед работой;
в) сбор текущей информации о соответствии хода технологического процесса
установленному заданию и перегрузках оборудования;
г) преобразование трех видов информации (априорной, исходной и текущей) в
целях принятия решения на управление объектом;
д) воздействие на органы управления объектом эффекторами (рукой, ногой,
голосом и т.п.) для реализации принятых решений.

9. классификация АСУ ТП по типовым задачам управления

9
КЛАССИФИКАЦИЯ АСУ ТП ПО ТИПОВЫМ ЗАДАЧАМ УПРАВЛЕНИЯ
АСУ ТП, обеспечивающие стабилизацию (поддержание) заданного рационального
или оптимального технологического режима, т.е. таких технологических параметров,
на которые действующие возмущения оказывают существенное влияние;
АСУ ТП, отрабатывающие с установленной точностью заданное или непрерывно
задаваемое рациональное (оптимальное) изменение технологического процесса;
АСУ ТП, самостоятельно (автоматически) выбирающие наилучший по какому-либо
признаку технологический режим и обеспечивающие его поддержание либо
автоматически выбирающие наилучшую траекторию перемещения рабочего органа и
обеспечивающие ее отработку с установленной точностью.

10. SCADA -системы

10
SCADA -СИСТЕМЫ
SCADA (от англ. Supervisory Control And Data Acquisition) – диспетчерское
управление и сбор данных) – программный пакет, предназначенный для
разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора,
обработки, отображения и архивирования информации об объекте
мониторинга или управления.
SCADA как приложение, то есть программный комплекс,
обеспечивающий выполнение указанных функций, а также
инструментальных средств для разработки этого программного
обеспечения (80-е годы).
SCADA обозначает только программную часть человекомашинного интерфейса АСУ ТП (90-е годы)

11. Основные задачи, решаемые SCADA-системами

11
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ SCADA-СИСТЕМАМИ
1. Обмен данными с «устройствами связи с объектом» (то есть с промышленными
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
контроллерами и платами ввода-вывода) в реальном времени через драйверы.
Обработка информации в реальном времени.
Логическое управление.
Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые
процессоры и т. д.).

12. Основные компоненты SCADA

12
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ SCADA
1. Драйверы или серверы ввода-вывода – программы, обеспечивающие связь SCADA с
2.
3.
4.
5.
промышленными контроллерами, счётчиками, аналогово-цифровыми
преобразователями (АЦП) и другими устройствами ввода-вывода информации.
Система реального времени – программа, обеспечивающая обработку данных в
пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.
Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface) – инструмент,
который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет
оператору контролировать процесс и управлять им.
Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.
Система логического управления – программа, обеспечивающая исполнение
пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе.
Набор редакторов для их разработки.

13. Основные компоненты SCADA

13
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ SCADA
6. База данных реального времени – программа, обеспечивающая сохранение истории
процесса в режиме реального времени.
7. Система управления тревогами – программа, обеспечивающая автоматический
контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных,
предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или
компьютером.
8. Генератор отчетов – программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о
технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.
9. Внешние интерфейсы – стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и
другими приложениями. Обычно OPC, DDE, ODBC, DLL и т. д.

14. Архитектура SCADA-систем

14
АРХИТЕКТУРА SCADA-СИСТЕМ
Автономные
Клиентсерверные
Распределенные

15. Обзор SCADA TRACE MODE 6

15
ОБЗОР SCADA TRACE MODE 6
SCADA TRACE MODE® 6
состоит из инструментальной
системы - Интегрированной
среды разработки и из набора
исполнительных модулей.
Инструментальная система
используется на рабочем месте
разработчика АСУ. В
ней создается набор файлов,
который называется проектом
TRACE MODE.
С помощью исполнительных
модулей TRACE
MODE® проект АСУ
запускается на исполнение в
реальном времени.

16. Автономные системы в TRACE MODE выполняют операции:

16
АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ В TRACE MODE ВЫПОЛНЯЮТ ОПЕРАЦИИ:
сбор данных 24х7 с более чем 2589 ПЛК, счетчиков и устройств через бесплатные
драйверы или OPC;
визуализация информации реального времени на качественном графическом
операторском интерфейс (SCADA/HMI);
операторское управление процессом;
исполнение управляющих программ, написанных на 5-и языках стандарта МЭК 61131/3, по расписаниям , статистическим данным, или с помощью рецептов;
мониторинг и управление тревожными и предупредительными сообщениями
(алармами). Рассылка предупреждений по электронной почте и SMS;
ведение истории процесса в собственной промышленной СУБД;
создание качественных отчетов, при помощи собственного генератора;
обеспечение безопасности SCADA, соответствующей современным требованиям.

17. SCADA TRACE MODE 6 в автоматизации ДНС "Известинское" нефтяной компании Янгпур

17
SCADA TRACE MODE 6 В АВТОМАТИЗАЦИИ ДНС
"ИЗВЕСТИНСКОЕ" НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ ЯНГПУР
Специалисты компании ООО
«Северстройавтоматика» (г. Тюмень) провели
модернизацию существующей системы
автоматизации дожимной насосной станции (ДНС)
Известинское, принадлежащей
нефтегазодобывающей компании Янгпур (г.
Губкинский, Ямало-Ненецкий автономный округ).
Система автоматизации ДНС Известинское включает
в себя как систему управления насосами, так и узел
учета нефти. Существовавшая ранее АСУ ТП ДНС
Известинское состояла только из первичных
преобразователей и вторичный приборов щитового
исполнения, смонтированных в стойках. В процессе
модернизации ДНС были частично сохранены старые
схемы подключения и добавлены новые возможности
получения и управления информацией.

18. SCADA TRACE MODE 6 в автоматизации ДНС "Известинское" нефтяной компании Янгпур

18
SCADA TRACE MODE 6 В АВТОМАТИЗАЦИИ ДНС
"ИЗВЕСТИНСКОЕ" НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ ЯНГПУР
Функциональные возможности
Отображение текущих данных на
мнемосхеме;
Автоматическое создание, отображение
и печать оперативных и суточных
отчетов;
Настройка параметров аналоговых
сигналов;
Построение и отображение трендов;
Оповещение персонала о нарушениях
технологического режима аварийных
ситуациях:
o
звуковая сигнализация,
o
вывод сообщения в журнале тревог,
o
сигнализация аварийного параметра,
Управление насосами внешней откачки.