Автоматизация контроля работоспособности объектов нефтедобычи НГДУ «Джалильнефть»
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Основные понятия в работе нефтедобычи 9
1.1 Что такое замер дебита? 10
1.2 Коэффициенты 11
1.3 Связь с объектом 13
2 Структура системы SCADA в НГДУ «ДЖАЛИЛЬНЕФТЬ» 144
2.1 Назначение системы автоматизированного управления 14
2.2 Задачи, решаемые системой 14
2.3 Функции системы 15
2.4 Построение системы 16
2.4.1 Сервер системы 18
2.4.2 Контроллеры 199
2.5 Пакетный протокол связи «РТМ-64» 19
2.6 Программное обеспечение системы 277
2.7 База данных сервера системы «МЕГА» 33
2.8 Контроллер «Мега» 38
2.8.1 Функции контроллера 39
2.8.2 Технические данные контроллера «МЕГА» 400
2.8.3 Структурная схема контроллера «МЕГА-07» 411
2.8.4 Программное обеспечение контроллера 422
3 Технический проект 444
3.1 Выбор инструментария программирования 444
3.2 Тип операционной системы 455
3.3 Характеристика программы «МегаМонитор» 47
3.4 Описание программы 48
3.5 Работа с программой 49
3.6 Внутренняя структура программного продукта 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
ПРИЛОЖЕНИЕ А
1 Основные понятия в работе нефтедобычи 9
1.1 Что такое замер дебита? 10
1.2 Коэффициенты 11
1.3 Связь с объектом 13
2 Структура системы SCADA в НГДУ «ДЖАЛИЛЬНЕФТЬ» 144
2.1 Назначение системы автоматизированного управления 14
2.2 Задачи, решаемые системой 14
2.3 Функции системы 15
2.4 Построение системы 16
2.4.1 Сервер системы 18
2.4.2 Контроллеры 199
2.5 Пакетный протокол связи «РТМ-64» 19
2.6 Программное обеспечение системы 277
2.7 База данных сервера системы «МЕГА» 33
2.8 Контроллер «Мега» 38
2.8.1 Функции контроллера 39
2.8.2 Технические данные контроллера «МЕГА» 400
2.8.3 Структурная схема контроллера «МЕГА-07» 411
2.8.4 Программное обеспечение контроллера 422
3 Технический проект 444
3.1 Выбор инструментария программирования 444
3.2 Тип операционной системы 455
3.3 Характеристика программы «МегаМонитор» 47
3.4 Описание программы 48
3.5 Работа с программой 49
3.6 Внутренняя структура программного продукта 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Специфика современного рынка нефтегазодобывающего комплекса, природно-климатические условия и социальная инфраструктура районов добычи заставляют непрерывно искать пути повышения рентабельности производства, совершенствования процесса управления и планирования. При этом в самом общем случае, основными способами увеличения эффективности предприятий являются оптимизация и модернизация производства, снижение производственных потерь и технологического расхода энергоносителей, увеличение достоверности и скорости получения информации, необходимой для принятия управленческих решений.
Эффективное управление сложным в организационно-экономическом отношении предприятием требует внедрения новых информационных технологий и кардинального улучшения информационного обеспечения управленческой деятельности. При этом должны создаваться корпоративные информационные системы (КИС), в которых оперативно отражаются результаты производственно-хозяйственной деятельности предприятия. Решение задачи интеграции ERP-систем - АСУ ПХД (системы «верхнего уровня») и АСУ «нижнего уровня» (АСУ ТП, САУ и т.п.) в единую информационно-управляющую систему позволяет повысить управляемость предприятия и эффективность производства.
Повышение управляемости предприятия достигается вследствие:
- оперативного поступления полной и достоверной информации о производственных процессах основного производства;
- сокращения времени принятия производственных решений;
- эффективной информационной связи между системами управления производственными процессами и хозяйственно-административной деятельностью;
- предоставления в соответствии с четко ограниченными правами доступа информации заинтересованным пользователям;
Эффективность производства увеличивается за счет:
- сокращения издержек и потерь в производственных процессах;
- повышения эффективности принятия оперативных решений и производительности труда.
Можно выделить четыре основных типа технико-экономических данных, которые поступают от АСУ ТП и должны быть использованы в ERP- системе предприятия:
- управление материальными потоками, сбыт - данные о движении материалов;
- управление производством - отчеты о выполнении производственных заданий;
- контроллинг - учет затрат (в натуральном выражении);
- ремонт и техническое обслуживание оборудования - контроль состояния и работы оборудования.
Автоматизация технологических процессов и автоматизированное управление являются сегодня одним из основных путей достижения следующих долговременных целей:
- эффективности всех технологических процессов основного и вспомогательного производства;
- преимущественной ориентации на безлюдные энергосберегающие технологии;
- безопасности технологических процессов и обслуживающего персонала;
- выполнение требований по защите окружающей среды.
Сегодня произошли существенные изменения в отрасли нефтедобычи, вызвавшие дальнейшее совершенствование концептуальных основ автоматизации. Распределенных систем контроля и управления технологическими процессами (SCADA систем) в мире существует великое множество. Чем же была вызвана необходимость разработки еще одной?
Во-первых, изменением требований нефтяников к системам автоматики. В частности, в службе автоматизации нефтяной компании ОАО «Татнефть» была разработана и оформлена концепция развития средств контроля и управления процессом нефтедобычи. В рамках этой концепции объектом автоматизации должен стать самый главный элемент нефтепромыслового оборудования - скважина, что обусловило ряд специфических требований к контроллерам объектов. Из которого основными являются цена и наличие радиоканала на короткие расстояния, который бы позволил обойтись без прокладки кабеля между каждой скважиной и существующим помещением групповой замерной установки (ГЗУ).
Во-вторых, отсутствием на рынке открытого протокола сетевой передачи телеметрической информации, поддержку которого можно было бы «зашить» как в маломощные однокристальные контроллеры, так и в солидные контроллеры на основе MicroPC. При этом протокол должен позволять осуществлять ретрансляцию и маршрутизацию пакетов по различным физическим каналам передачи данных и с разными скоростями передачи. Эти требования приобретают особое значение при использовании УКВ радиосвязи на большие расстояния в 30...100 километров, когда отсутствует прямая радиовидимость между диспетчерским пунктом (ДП) и объектом контроля.
Возможность использования набора контроллеров в качестве ретрансляторов позволяет построить маршрут в обход природных препятствий. В третьих, горячим желанием конечного пользователя иметь гибкую, понятную систему графического представления технологического процесса на экране монитора, которую можно было бы легко, на ходу перестраивать, дополнять, развивать и наконец-то не зависеть от разработчиков.
На основе изложенного были определены принципы построения системы:
- активное использование радиосвязи и промышленных сетей передачи данных для связи контроллеров системы;
- открытое программное и аппаратное обеспечение;
- система должна обеспечивать простоту обслуживания и дальнейшего развития;
- прозрачность данных в системе.
Все потоки данных организованы в соответствии с современными требованиями к системам промышленной автоматизации, что делает их доступными как из офисных программ, так и из специализированных SCADA(HMI) - систем и пакетов управления предприятием.
Эффективное управление сложным в организационно-экономическом отношении предприятием требует внедрения новых информационных технологий и кардинального улучшения информационного обеспечения управленческой деятельности. При этом должны создаваться корпоративные информационные системы (КИС), в которых оперативно отражаются результаты производственно-хозяйственной деятельности предприятия. Решение задачи интеграции ERP-систем - АСУ ПХД (системы «верхнего уровня») и АСУ «нижнего уровня» (АСУ ТП, САУ и т.п.) в единую информационно-управляющую систему позволяет повысить управляемость предприятия и эффективность производства.
Повышение управляемости предприятия достигается вследствие:
- оперативного поступления полной и достоверной информации о производственных процессах основного производства;
- сокращения времени принятия производственных решений;
- эффективной информационной связи между системами управления производственными процессами и хозяйственно-административной деятельностью;
- предоставления в соответствии с четко ограниченными правами доступа информации заинтересованным пользователям;
Эффективность производства увеличивается за счет:
- сокращения издержек и потерь в производственных процессах;
- повышения эффективности принятия оперативных решений и производительности труда.
Можно выделить четыре основных типа технико-экономических данных, которые поступают от АСУ ТП и должны быть использованы в ERP- системе предприятия:
- управление материальными потоками, сбыт - данные о движении материалов;
- управление производством - отчеты о выполнении производственных заданий;
- контроллинг - учет затрат (в натуральном выражении);
- ремонт и техническое обслуживание оборудования - контроль состояния и работы оборудования.
Автоматизация технологических процессов и автоматизированное управление являются сегодня одним из основных путей достижения следующих долговременных целей:
- эффективности всех технологических процессов основного и вспомогательного производства;
- преимущественной ориентации на безлюдные энергосберегающие технологии;
- безопасности технологических процессов и обслуживающего персонала;
- выполнение требований по защите окружающей среды.
Сегодня произошли существенные изменения в отрасли нефтедобычи, вызвавшие дальнейшее совершенствование концептуальных основ автоматизации. Распределенных систем контроля и управления технологическими процессами (SCADA систем) в мире существует великое множество. Чем же была вызвана необходимость разработки еще одной?
Во-первых, изменением требований нефтяников к системам автоматики. В частности, в службе автоматизации нефтяной компании ОАО «Татнефть» была разработана и оформлена концепция развития средств контроля и управления процессом нефтедобычи. В рамках этой концепции объектом автоматизации должен стать самый главный элемент нефтепромыслового оборудования - скважина, что обусловило ряд специфических требований к контроллерам объектов. Из которого основными являются цена и наличие радиоканала на короткие расстояния, который бы позволил обойтись без прокладки кабеля между каждой скважиной и существующим помещением групповой замерной установки (ГЗУ).
Во-вторых, отсутствием на рынке открытого протокола сетевой передачи телеметрической информации, поддержку которого можно было бы «зашить» как в маломощные однокристальные контроллеры, так и в солидные контроллеры на основе MicroPC. При этом протокол должен позволять осуществлять ретрансляцию и маршрутизацию пакетов по различным физическим каналам передачи данных и с разными скоростями передачи. Эти требования приобретают особое значение при использовании УКВ радиосвязи на большие расстояния в 30...100 километров, когда отсутствует прямая радиовидимость между диспетчерским пунктом (ДП) и объектом контроля.
Возможность использования набора контроллеров в качестве ретрансляторов позволяет построить маршрут в обход природных препятствий. В третьих, горячим желанием конечного пользователя иметь гибкую, понятную систему графического представления технологического процесса на экране монитора, которую можно было бы легко, на ходу перестраивать, дополнять, развивать и наконец-то не зависеть от разработчиков.
На основе изложенного были определены принципы построения системы:
- активное использование радиосвязи и промышленных сетей передачи данных для связи контроллеров системы;
- открытое программное и аппаратное обеспечение;
- система должна обеспечивать простоту обслуживания и дальнейшего развития;
- прозрачность данных в системе.
Все потоки данных организованы в соответствии с современными требованиями к системам промышленной автоматизации, что делает их доступными как из офисных программ, так и из специализированных SCADA(HMI) - систем и пакетов управления предприятием.
В данной работе был создан проект по автоматизации контроля работоспособности объектов нефтедобычи НГДУ «Джалильнефть». Поставленные задачи в бакалаврской работе были решены полностью. В данном проекте выполнен обзор существующей системы «Мега», проанализирована работа цехов автоматизации по оперативности устранения аварий на объектах нефтепромыслов. По итогам проведенного анализа деятельности предприятия, были сформулированы требования к создаваемой программе, определены основные функции программы и ее пользователей.
Разработана программа «МегаМонитор», которая в свою очередь позволяет технологическим службам, чтение из базы данных время замера, коэффициенты объектов и объекты находящиеся в данный период времени без связи. Для написания программы использовался объектно-ориентировочный язык программирования высокого уровня DELHI 7. В итоге получилась простая в понимании и надежная программа.
Затраты на разработку программы «МегаМонитор» оправданы. В наш век, когда успех предприятия зависит от скорости и точности получения информации и обработки данных, трудно найти примеры успешных предприятий, добившихся этого успеха без современных технологий обработки и передачи информации. И, как правило, чем выше уровень автоматизации работы предприятия, тем большее преимущество она имеет перед конкурентами, а, следовательно, и большее подспорье в продвижении своего бизнеса.
Разработана программа «МегаМонитор», которая в свою очередь позволяет технологическим службам, чтение из базы данных время замера, коэффициенты объектов и объекты находящиеся в данный период времени без связи. Для написания программы использовался объектно-ориентировочный язык программирования высокого уровня DELHI 7. В итоге получилась простая в понимании и надежная программа.
Затраты на разработку программы «МегаМонитор» оправданы. В наш век, когда успех предприятия зависит от скорости и точности получения информации и обработки данных, трудно найти примеры успешных предприятий, добившихся этого успеха без современных технологий обработки и передачи информации. И, как правило, чем выше уровень автоматизации работы предприятия, тем большее преимущество она имеет перед конкурентами, а, следовательно, и большее подспорье в продвижении своего бизнеса.