Создание информационной системы регистрации и контроля цеха Циклогексанон-2 на базе SCADA-пакета

Гучек С.И., Вронко Ю.Ф., Гелейша Ю.А., Терлецкий М.Ю. 

Аннотация.Описывается создание информационной системы регистрации и контроля цеха Циклогексанон-2 на базе SCADA-пакета iFIX и распределенной системы управления Honeywell TDC 3000. Данная разработка решает типовые задачи, стоящие перед химическими предприятиями, использующими TDC 3000 с начала 90х.

Гучек Сергей Игоревич - заместитель главного метролога Вронко Юрий Феликсович - начальник лаборатории микропроцессорных систем Гелейша Юлия Анатольевна - инженер-программист (РУП "ГПО Азот") Терлецкий Михаил Юрьевич - менеджер проектов (ООО "ИндаСофт")

Республиканское унитарное предприятие "ГПО Азот" является одним из крупнейших в Белоруссии химических предприятий, семитысячный коллектив которого производит за год один миллион тонн аммиака, 900 тысяч тонн карбамида, 120 тысяч тонн капролактама, 700 тысяч тонн жидкого КАС (карбамидо-аммиачная смесь), 300 тысяч тонн сульфата аммония, 300 тысяч тонн серной кислоты, более 15-ти наименований товаров народного потребления и продуктов малотоннажной химии. Первая распределенная автоматизированная система контроля, управления и защиты была внедрена на "Азоте" в 1991 1992 годах. Система была спроектирована на базе технического комплекса TDС-3000, разработанного в середине 80-х годов фирмой Honeywell, и запущена на установке по производству циклогексанона, являющегося основным химическим продуктом при дальнейшем синтезе жидкого капролактама. В химической промышленности капролактам применяется для получения синтетических нитей, волокон, жгутов и т.п. Производство циклогексанона состоит из двух параллельно работающих технологических потоков с установками, относящимися к первой категории взрывооопасности. Каждый технологический поток имеет четыре самостоятельные технологические стадии:

• Стадия гидрирования бензола предназначена для получения циклогексана путем гидрирования бензола.
• Стадия окисления циклогексана предназначена для получения полупродуктов путем окисления циклогексана кислородом воздуха.
• Стадия дегидрирования предназначена для получения циклогексанона-сырца из циклогексанола.
• Стадия ректификационного разделения полупродуктов окисления циклогексана и дегидрирования циклогексанола предназначена для получения товарной продукции производства - циклогексанона-ректификата и выделения циклогексанола, а также для получения товарной спиртовой фракции.

Общее количество обрабатываемых системой параметров контроля, управления и защиты по всем стадиям установки составило порядка 2000 точек ввода-вывода. Архивация всех данных производилась с периодичностью 1 раз в сутки на дискеты 5.25 емкостью 1МВ. Распечатка тревог и сообщений, а также всевозможных сводок и рапортов проводилась практически постоянно без выключения печатающих устройств. Кроме того, в составе технического комплекса TDC-3000 для создания сводки основных технико-экономических показателей работы цеха был приобретен программный пакет компании Intellution FIX версии 3.0, работающий под управлением операционной системой DOS. Данный пакет был установлен на отдельном персональном компьютере и обрабатывал параметры, приходящие от процесса через устройство PCSI (Personal Computer Serial Interface), находящееся на магистрали данных TDC-3000. Для обмена данными между пакетом FIX и устройствами, входящими в состав системы, использовался специальный драйвер ввода-вывода. За время эксплуатации системы (10 лет), устройства печати и архивации израсходовали свой технический ресурс, устарели как физически, так и морально. В результате была утрачена возможность выполнять архивацию данных с целью ее дальнейшего использования, автоматически генерировать отчеты, рапорта и различные сводки и выводить их на печать. Система стала практически закрытой. Замена же старого оборудования TDC аналогичным, уже снятым с производства, была бы дорогостоящей и нецелесообразной. Помимо этого, технологической службой производства ставились все новые и новые задачи, которые невозможно было решить в рамках действующей системы и ДОСовской версии пакета FIX. Одной из важных новых задач была необходимость передачи общецеховых данных и расчетных технико-экономических показателей в заводскую базу данных, разработанную средствами СУБД Oracle. Эта база данных является основным источником информации о работе различных производств для многих служб предприятия. Для решения всех перечисленных выше задач было решено приобрести программный пакет iFIX последней версии у генерального дистрибьютора Intellution фирмы ИндаСофт. pic На базе этого пакета в короткий срок (3 месяца) была разработана система, решившая следующие основные задачи (архитектура новой системы изображена на рисунке): Рисунок 1. Архитектура системы

• автоматический сбор, хранение (в течение 93-х суток) и обработка данных по параметрам технологического процесса и предоставление ее технологическому персоналу производства циклогексанона, а также пользователям, находящимся в компьютерной сети объединения (бюро учета, зам. начальника производства по технологии, диспетчер объединения и т.д.);
• формирование и автоматический вывод на печать каждые сутки рапортов операторов по стадиям, журналов пробега насосного оборудования, сводок технико-экономических показателей (ТЭП), а также рассчитанного процента отклонений от нормы параметров, определяющих взрывоопасность процесса;
• расчет потребления и выработки основных продуктов, а также расчет расходных коэффициентов с выводом всей информации на печать;
• расчет изменений уровней на промежуточном складе каждые сутки с учетом введенных температур по различным емкостям;
• расчет и выборка минимальных и максимальных нагрузок, давлений и температур на агрегаты и реактора с автоматическим выводом на печать 1 раз в месяц;

Новая система была сделана на высоком современном уровне и предоставила оператору и другому персоналу- пользователю объединения много ранее недоступных возможностей. Важным элементом такой системы безусловно является графический интерфейс оператора и задача разработчика сделать его максимально удобным и понятным. Здесь хочется особо отметить развитый инструментарий разработчика iFIX. Помимо широкого набора мастеров (программ, на базе которых можно выполнить практически любое желаемое действие), iFIX имеет встроенный язык - стандартный Microsoft Visual Basic for Application. Это упрощает процесс разработки системы и позволяет максимально воплотить технически обоснованные идеи обработки и представления данных. Это очень упрощает освоение не только механизма написания скриптов, но и пакета в целом. Наличие встроенного VBA не менее важно и при использовании объектов ActiveX. Обе эти технологии активно использовались в проекте. Кроме того, компания Intellution разработала технологию безопасного внедрения объектов ActiveX (Secure Containment). В случае возникновения ошибок в таком объекте, его работа прекращается, в то время как работа системы продолжается в обычном режиме. Очень важная и для разработчика и для пользователя особенность пакета. На сегодняшний день iFIX обрабатывает порядка 2000 физических (аналоговых и дискретных) параметров (весь цех автоматизирован), а всего - порядка 4000 переменных (с учетом расчетных тегов: калькуляторов, сумматоров, таймеров и т.д.). Разработанные мнемосхемы представляют собой схематическое представление технологических объектов и процессов. Эти схемы содержат как статические (неанимированные), так и динамические элементы. Окно мнемосхем позволяет пользователю:

• просматривать информацию о технологическом объекте;
• просматривать значения исторических трендов;
• просматривать, сортировать и квитировать тревожные сообщения.

Так, например, на одной из мнемосхем показаны суммарные уровни по одному из корпусов (промсклад к.3004) в виде объема вещества в м3 и приросты уровней с начала суток в м3. Рисунок 2. Уровни в емкостях всего корпуса на одной мнемосхеме. Также на мнемосхему выводятся значения расходных коэффициентов, которые рассчитываются с помощью встроенных блоков (калькуляторы, накопители, таймеры для подсчета указанного времени) с начала суток и за месяц. Они определяют отношения различных продуктов. Результаты вычислений, производимых данными блоками, отображаются на мнемосхемах, в рапортах, выводимых на печать (рис. 3) и в дальнейшем используются различными программными приложениями (Crystal Reports, Oracle, и т.д.). При создании мнемосхем активно использовались готовые динамические элементы из поставляемых с iFIX альбомов Dynamo. Рисунок 3. iFIX +Web-сервер Apache + Crystal Reports = итоги работы производства за сутки в интернет-обозревателе на компьютере руководителя Просмотр истории нарушений, заносимой в файлы на жестком диске, реализован с помощью всего лишь двух ActiveX объектов: стандартного элемента "Календарь" и "Crystal Report Viewer", входящего в пакет Crystal Reports. Рисунок 4. История нарушений Для формирования рапортов, iFIX (средствами VBA) отправляет уже подготовленные данные в реляционную БД, в данном случае - Microsoft Access. Далее, с помощью средств пакета Seagate Crystal Report 8.0 (предназначен для разработки и создания рапортов и отчетов) на основе данных из этой БД, строится рапорт. Основным форматом отчетов был выбран html. В таком виде отчет доступен для просмотра на любом ПК на заводе. Кроме того, он обладает достаточными возможностями для удобного и наглядно представления данных и не требует установки какого-либо специального ПО для просмотра. При этом, при необходимости, Crystal Report позволяет сохранить отчет практически в любом формате, включая Excel, Word, Lotus 123 и т.д. Распечатка отчетов осуществляется по времени. Организация такого режима работы возможна с помощью Планировщика iFIX. Он позволяет формировать расписания выполнения разного рода задач. Существует два основных типа условий выполнения - "по времени" и "по событию". Второй принцип работы используется для вывода на печать отчета по требованию оператора. На специальной мнемосхеме диспетчер может выбрать тип отчета и дату. Для передачи данных в компьютерную сеть объединения используется аналогичный механизм, только в роли CУБД выступает Oracle 8i. Каждые 5 минут iFIX передает в заводскую БД усредненные данные по технико-экономическим показателям работы производства. Всего передается около 80 параметров. Инициатором передачи данных является Планировщик iFIX, который в данном случае выполняет соответствующую процедуру по времени. Разработка системы велась специалистами ИндаСофт при активном содействии со стороны инженеров объединения. В самом начале работы для них был проведен выездной тренинг по iFIX на базе ГПО "Азот". Это позволило специалистам отделов главного метролога и информационных технологий подключиться к проекту уже на ранней стадии разработки и вести диалог на профессиональном языке, четко ставить задачи и формировать требования к интерфейсу оператора и выполняемым расчетным задачам. Подобное взаимодействие, безусловно, оказалось полезным для обеих сторон, так как позволило разработчикам ИндаСофт избежать лишних ошибок и переделок, а инженерам завода закрепить навыки работы с пакетом, полученные на курсах, на примере реальной системы. В результате, дальнейшее развитие системы теперь полностью в руках заводчан, что крайне важно с точки зрения оперативности внесения изменений в систему вслед за новыми требованиями пользователей. Полная русская документация по iFIX обеспечит разработчиков необходимой информацией по всем возможностям и функциям пакета. Вместе с iFIX предприятием была приобретена годичная подписка на iGlobalCare - программу технической и информационной поддержки пользователей ПО компании Intellution. По этой программе на "Азот" была бесплатно передана новая версия iFIX 2.5 (информация о новой версии - www.indusoft.ru). Летом ожидается выход полностью русифицированной версии iFIX 2.6, которая среди прочих новых возможностей будет поддерживать новую уникальную подсистему истории iHistorian. Как и iFIX 2.5 эта версия будет бесплатно поставлена на "Азот". Помимо бесплатного апгрейда в течение года, инженеры завода получили доступ к внутренним ресурсам веб-сервера Intellution, международной конференции разработчиков и приоритетной поддержке специалистов не только ИндаСофт, но и Intelluion. Каждые три месяца в отдел главного метролога приходят компакт-диски с базой знаний и большим количеством дополнительных программных модулей и утилит для iFIX. Это тоже часть iGlobalCare. Таким образом, с помощью программного продукта iFIX удалось решить возникшие проблемы при эксплуатации несколько постаревшей системы, а также воплотить целый ряд дополнительных задач, поставленных технологическим персоналом. В заключении хочется отметить, что пакет iFIX в очередной раз показал себя очень продуманным продуктом, на базе которого возможна реализация широкого круга идей разработчиков систем контроля, сбора, обработки и представления технологической информации. Контактная информация: Юрий Феликсович Вронко - начальник лаборатории микропроцессорных систем РУП "ГПО Азот", тел. +375 (152) 79-47-85, e-mail: yvronko@azot.com.by Терлецкий Михаил Юрьевич - менеджер проектов ООО ИндаСофт, тел. +7 (095) 334-88-80, e-mail: mterlets@indusoft.ru Гучек С.И., Вронко Ю.Ф., Гелейша Ю.А., Терлецкий М.Ю., Промышленные АСУ и Контроллеры [9.2001]