Дипломная (вкр): Внедрение системы автоматизации рабочего места оператора нефтебазы

Обычная НМ1 Стандартное построение

Варианты распределенной клиент-серверной архитектуры iClient

iClient - это стандартный клиентский пакет iFIX. iClient предназначен для организации рабочего места оператора с доступом к удаленной или локальной Базе данных iFIX. Средствами iClient реализуются функции визуализации и диспетчерского управления, включая анимирование данных, построение трендов, генерацию тревог и отчеты в режиме реального времени. Кроме того, с клиентских мест возможна разработка графических приложений в режиме on-line без прекращения управления процессом или перезагрузки.

iClientTS

Для работы в терминальном режиме предусмотрен специальный тип клиента iClientTS. В качестве терминалов могут выступать маломощные компьютеры, бездисковые ПК, терминалы ввода-вывода, что позволяет существенно сократить затраты на обновление аппаратных средств. iClientTS дает возможность удаленного доступа и полноценной работы с компьютера, находящегося в сети предприятия или в любой точке земного шара, при этом нет необходимости устанавливать какое-либо специальное клиентское программное обеспечение.

iClient RO и iClientS RO

В состав семейства iFIX также входит специализированный клиент для отображения информации без возможности записи в базу данных -iClient RO и iClientTS RO (для работы в терминальном режиме). Этот тип клиента поддерживает VBA, ActiveX, планировщик.

Достоинства архитектуры iFIX

Распределенная клиент/серверная архитектура iFIX позволяет объединять в единую систему произвольные комбинации распределенных серверов (серверов SCADA) и распределенных клиентов (iClient, iClientTS, и/или infoAgent). С точки зрения пользователей iFIX выглядит как единая высокопроизводительная интегрированная система.

Создание приложений HMI/SCADA

Системное дерево

Системное дерево выступает в качестве основного навигационного инструмента разработчика приложений iFIX. Иерархическое представление проектов существенно упрощает процесс управления документами и объектами приложения. Помимо возможности манипуляции файлами проекта в системном дереве представлены все основные компоненты пакета iFIX, что позволяет загружать необходимые приложения из одного окна. Функциональность системного дерева можно существенно расширить, добавив ярлыки внешних приложений, папок и файлов, таким образом настраивая его под собственные нужды.

Набор инструментов разработчика

Для быстрого доступа к инструментам рисования, подпрограммам Экспертов и различным объектам анимации в среде WorkSpace предусмотрены различные панели инструментов, каждая из которых может быть сконфигурирована удобным для пользователя образом. Специальная панель Toolbox позволяет всегда иметь “под рукой” наиболее часто используемые инструменты. Также можно создавать собственные кнопки и панели инструментов.

Инструменты рисования и объекты

Входящие в iFIX графические инструменты предлагают разработчику широкие возможности по созданию экранных форм. Среди инструментов есть стандартные геометрические фигуры, кнопки, текстовые поля для отображения данных из базы iFIX и других источников, диаграммы, сводка тревог и т.д., которые позволяют быстро и легко создавать наглядные и функциональные мнемосхемы с необходимыми средствами управления.

Мастера и Эксперты

Встроенные подпрограммы Мастеров и Экспертов, во многих случаях устраняют необходимость написания программных кодов для задания поведения экранных форм и объектов на них. Это справедливо даже при разработке проектов большой сложности. Все эксперты выполнены в виде интуитивно понятных диалоговых окон. Результатом работы Экспертов и Мастеров являются скрипты на языке VBA, которые разработчик может дополнять или изменять по собственному желанию.

Также можно создавать собственные Эксперты для автоматизации рутинных операций, при этом за основу можно брать уже существующие решения и корректировать их под свои нужды.

Библиотека графических элементов и объектов Динамо

Альбомы Динамо представляют собой наборы готовых анимированных объектов или групп объектов, предназначенных для ускорения и упрощения создания экранных форм. Объектами в альбоме Динамо выступают различные технологические объекты и управляющие элементы, такие как резервуары, насосы, шкалы показаний датчиков, регуляторов и т.п. Если поставляемого по умолчанию набора элементов недостаточно для реализации поставленных задач, можно создавать собственные объекты и альбомы или воспользоваться разработками третьих фирм, в большом количестве предлагающих дополнительные библиотеки объектов.

Группирование объектов - удобный способ организации и повторного использования любых видимых элементов мнемосхем. Сгруппированные объекты удобно дублировать, менять назначать новые общие свойства, перемещать по мнемосхеме.

Настройка объектов в группе

Не разрушая группы, можно получить доступ к свойствам любого из ее элементов. При этом скрипты, созданные для группы, ее настройки, анимация сохраняются и не требуют перепрограммирования.

VisiconX

VisiconX - набор элементов управления ActiveX для организации доступа и представления данных по OLEDB из реляционных баз данных. Пользователи получают прямой доступ к базам данных SQL Server, Oracle, Sybase, Informix или DB2 простым щелчком мыши без программирования. Элементы VisiconX встраиваются и отображаются в приложении WorkSpace. Их настройка не требует знания SQL и методов работы с СУБД, что существенно сокращает время разработки приложений.

Связи между объектами

Наличие в iFIX Мастеров и Экспертов позволяет во многих случаях избежать “ручного” создания программного кода. Например, можно разместить на мнемосхеме элемент ActiveX, моделирующий шкалу датчика, затем, не прибегая к программированию, связать этот элемент с тегом базы данных iFIX и получить в результате анимированный объект.

Технология Drag and Drop

С помощью простой операции перетаскивания (Drag and Drop) графические объекты можно перемещать и копировать внутри WorkSpace, между WorkSpace и внешними приложениями, а также между несколькими приложениями.

Поддержка ActiveX

Среда WorkSpace поддерживает безопасное внедрение объектов ActiveX, предоставляя доступ ко всем их свойствам, методам и событиям. Кроме того, Workspace позволяет работать с ActiveX-документами, например, с файлами Word или Excel, которые можно напрямую перетащить из внешних приложений в WorkSpace. При этом будут автоматически отображены меню и инструментальные панели соответствующего приложения. Т.о. оператор может получить доступ к документам, работая в защищенной среде WorkSpace, не запуская офисные приложения в отдельном окне.

Теговые группы

Теговые группы позволяют сокращать время разработки проектов путем повторного использования элементов экранных форм. Связывая одну и ту же мнемосхему iFIX каждый раз с разными теговыми группами, можно обойтись одной мнемосхемой для отображения нескольких однотипных технологических участков.

Планировщик событий

Планировщик событий предназначен для организации выполнения задач в определенные моменты времени, через определенные интервалы времени или после наступления заданных событий. Например, можно запланировать печать отчета в конце смены или автоматически переключать мнемосхемы на экране оператора при достижении тегом заданной критической величины. Имеется возможность обработки событий как в основном, так и в фоновом режиме.

WorkSpace - интегрированная среда разработки iFIX, системное дерево для удобной навигации по проекту, панель инструментов, панель выбора цвета, стандартное VBA окно свойств объекта.

“Горячие” клавиши

Макросы для “горячих” клавиш позволяют задавать действия, которые должны произойти в системе после нажатия определенной комбинации клавиш. Макросы могут быть связаны с мнемосхемами iFIX, объектами, расположенными на рисунке, или со всей системой в целом. Встроенный редактор макросов используется для создания кода VBA в экспертном режиме или путем написания программного кода вручную.

On-line конфигурирование

Интерфейс интегрированной среды разработки iFIX

В iFIX реализована запатентованная технология внесения изменений в режиме on-line, которая позволяет манипулировать тегами базы данных и разрабатывать мнемосхемы без остановки процесса управления. Более того, все изменения вступают в силу немедленно без дополнительной перезагрузки системы или перекомпиляции проекта.

Архивные данные

По умолчанию iFIX поставляется с встроенной подсистемой сбора, хранения и визуализации исторических данных. Исторические тренды имеют широкие возможности по предоставлению, анализу и обработке технологических данных, что вместе с историческими архивами позволяет создавать системы в соответствии с отраслевыми требованиями.

Исторические тренды - удобный инструмент по отслеживанию изменений свойств продукта во времени и анализу производительности работы оборудования.

Диаграммы

Диаграмма iFIX допускает возможность конфигурирования любого числа перьев (трендов) для одновременного вывода на экран исторических и оперативных данных с различными шкалами времени и значений. В режиме выполнения приложения доступны все опции по настройке цвета, стиля отображения внешнего вида шкал X и Y для каждого пера, также как и общие свойства объекта Диаграмма.

Создание отчетов

Благодаря архитектуре iCore и технологии Plug and Solve в системе iFIX имеется возможность построения подсистем отчетов различными способами. Например, данные могут быть экспортированы во внешнюю реляционную базу данных при помощи интерфейса ODBC и языка построения запросов SQL. А наличие встроенных в iFIX библиотек Crystal Reports позволяет использовать в качестве мощного средства разработки и построения отчетов этот широко известный пакет.

Подсистема тревог

Подсистема тревог, встроенная в iFIX, позволяет создавать приложения, извещающие пользователя о возможных неполадках еще до момента их возникновения. При помощи механизмов распределенного управления тревожными сообщениями можно настроить неограниченное число поименованных зон тревог, управлять приоритетами, устанавливать фильтры на отображение, использовать счетчики тревожных сообщений и управлять тревогами удаленно по телефонным линиям.

Кэширование мнемосхем

Значительного увеличения производительности работы системы можно достичь благодаря использованию возможности кэширования мнемосхем в оперативной памяти компьютера. Объем кэша настраивается в зависимости от требований системы и может заполнятся на этапе старта и инициализации рабочих функций системы. Каждая из мнемосхем имеет атрибут включения/отключения кэширования для максимально эффективного использования объема памяти, отведенного под кэш.

Использование в архитектуре iFIX открытых программных стандартов в противовес системам, построенным на закрытых технологиях собственной разработки, отражается в исключительной простоте масштабирования системы и интеграции iFIX с внешними приложениями.

Глобальные переменные

Глобальные переменные iFIX предназначены для организации обмена данными между различными модулями приложения и для хранения общих настроек приложения. Помимо глобальных переменных можно определить глобальные таблицы значений, цветов, создать глобальные VBA-скрипты и т.д. Этот механизм значительно упрощает разработку проекта и экономит время, позволяя избежать многих рутинных операций.

Технология Plug and Solve

Разработанная на базе COM-архитекту-ры корпорации Microsoft, технология Plug and Solve позволяет организовать бесшовную интеграцию программ GE Fanuc и приложений третьих фирм-разработчиков.

Платформа iCore

Система iFIX базируется на открытой

платформе iCore, основанной на компонентных решениях. В платформе iCore используется сочетание уникальных технологий GE Fanuc и промышленных стандартов Microsoft DNA, а именно:

· Visual Basic for Applications (VBA)

· OLE for Process Control (OPC)

· Component Object Model (COM)

· ActiveX Controls

· ODBC/SQL

· Secure Containment

· Backup and Restore

OPC (OLE for Process Control)

FIX является OPC-сервером для любого стандартного OPC-клиента. В то же время iFIX может выступать в роли OPC-клиента для любого стандартного OPC-сервера. Поддержка OPC в среде WorkSpace позволяет создавать мнемосхемы, на которых источниками данных напрямую выступают OPC-серверы. Таким образом, WorkSpace является графическим OPC-клиентом iFIX в полной мере поддерживает открытые стандарты организации обмена данными по ODBC, включая функцию сбора и передачи защищенных электронных записей в одну или несколько внешних реляционных баз данных. Очень просто организовать двусторонний обмен данными между реляционной базой данных и базой данных реального времени iFIX.

Мастер резервного копирования и восстановления системы

Мастер резервного копирования и восстановления системы, входящий в поставку iFIX, предназначен для создания резервных копий приложений на каждом узле iFIX. Функция резервного копирования выполняется в режиме online без остановки процесса или перезагрузки системы. Созданные подсистемой архивные файлы могут использоваться как для восстановления системы в случае возникновения сбоев, так и для переноса и быстрого развертывания приложения iFIX на идентичном по функциональности узле.

Система безопасности iFIX полностью управляет доступом к приложениям пакета, мнемосхемам, расписаниям, регламентам и даже отдельным тестам. Помимо этого iFIX может синхронизировать свою систему безопасности со стандартной системой безопасности Windows, что позволяет регламентировать доступ ко всем функциям операционной системы. Также может быть ограничен доступ к критическим программным функциям, таким, например, как перезагрузка базы данных процесса или доступ к ней для записи. Возможность блокировки системных “горячих” клавиш позволяет устанавливить запрет на перезагрузку Windows, переход к другим приложениям и др.

Интерфейс интегрированной среды разработки iFIX

Резервирование

В iFIX есть возможность резервирования SCADA-серверов, а также многих сетей и каналов связи с контроллерами. Все узлы iFIX при необходимости переключаются из одной локальной сети в другую, серверы также могут переключаться с основного контроллера на резервный, а клиенты с основного сервера на сервер-дублер.

Широкие возможности анимации и построения специфических форм позволяют реализовать задачи любой сложности.

2.3 Анализ разработки автоматизации узлов учета нефти автоматизированного рабочего места оператора нефтебазы

ОАО НК «РН-Ямал Нефтепродукт» является ведущим российским нефтеперерабатывающим предприятием с объемом переработки около двенадцати миллионов тонн в год. Предприятие работает по топливно-масляному варианту и выпускает широкий ассортимент неэтилированных автомобильных бензинов, дизельного топлива, смазочных масел и других нефтепродуктов.

Нефтебаза ОАО НК «РН-Ямал Нефтепродукт» является одним из самых больших объектов в России в системе ОАО НК «РН-Ямал Нефтепродукт» по промежуточному хранению нефти. Нефтебаза включает в себя:

· резервуарный парк - подземные резервуары, резервуары с плавающей крышей;

· технологическую насосную и насосную внутрипарковой перекачки;

· узел контроля расхода и регулирования давления нефти;

· узлы запуска и приема диагностирующих снарядов;

· колодцы с задвижками;

· технологический тоннель;

· сливо-наливная эстакада.

До установки новой системы автоматики на нефтебазе ОАО НК «РН-Ямал Нефтепродукт» функционировала релейная система телемеханики, обеспечивавшая сбор и передачу информации от датчиков и преобразователей, а также дистанционное управление электроприводными задвижками и сигнализацию их состояния. Технологическое оборудование нефтебазы было обеспечено исправными первичными датчиками и преобразователями, обеспечивающими безопасную эксплуатацию объекта. Управление электроприводными задвижками осуществлялось из диспетчерской нефтебазы по существующей системе телемеханики через существующие щиты управления задвижками и щиты ячеек пускателей, установленные в помещениях местных пунктов управления (ПКУ, ЩСУ, площадки КИП, операторная насосной внутрипарковой перекачки).