SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Передовые технологии компании Yokogawa: автоматизация высшего уровня

В статье рассматриваются основные направления деятельности компании Yokogawa Electric, которые нацелены на развитие и модернизацию производственных мощностей предприятий и позволяют решить комплекс задач по управлению технологическим процессом.

Журнал «ИСУП», г. Москва

logo_isup.gif      Yokogawa.jpg


Многие крупнейшие предприятия и компании выбрали известную японскую корпорацию Yokogawa Electric в качестве своего основного партнера в развитии и модернизации своих производственных мощностей. Секрет ее успеха на рынке заключен в особой концепции бизнеса. Все новейшие разработки корпорации выполняются так, чтобы максимально укладываться в схему совершенного управления: измерять точно, знать заблаговременно, действовать активно.

Корпорация Yokogawa Electric ведет свою историю с 1915 года. Первоначально компания позиционировалась в большей степени как изготовитель измерительных приборов, а сегодня она является одним из глобальных промышленных лидеров в сфере измерений, контроля и информации. Yokogawa Electric решает задачи автоматизации производства во многих отраслях, на счету корпорации более 20 тысяч систем, реализованных во всем мире. Компания предлагает свои высококачественные продукты исходя, прежде всего, из потребностей заказчиков, и в любом проекте, каким бы сложным он ни был, старается достичь превосходных результатов. Такая философия и практика заслужили высокую оценку многих заказчиков.

Одним из основных направлений деятельности Yokogawa является поставка комплексных решений по автоматизации под ключ объектов теплоэнергетики. Сегодня корпорация имеет опыт внедрения полномасштабных интегрированных распределенных систем управления на тепловых электростанциях любой мощности и примеры многочисленных успешных внедрений по всему миру.

Компания понимает современную рыночную ситуацию и видит, что сегодня повышение энергетической эффективности – одна из важнейших задач. Либерализация рынка электрической энергии при одновременном увеличении стоимости энергетических ресурсов и услуг создает экономические стимулы внедрения механизмов энергосбережения в генерирующих энергетических компаниях.

В процессе работы с заказчиком Yokogawa, используя новейшие технологии, стремится максимально удовлетворить обговоренные требования и предложить наилучшее решение. Это позволяет дос­тичь основных целей в области энергоснабжения – повышение эффективности использования существующего оборудования, сокращение расходов электрической и тепловой энергии на собственные нужды, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду (за счет снижения удельных расходов топлива на производство энергии). Сотрудничество с компанией помогает в решении следующих задач: энергетическое обследование объектов энергокомпании, разработка и обеспечение экономичных режимов работы оборудования энергокомпании; увеличение производства электрической энергии на тепловом потреблении (комбинированная выработка); формирование и реализация высокоэффективных мероприятий по реконструкции, модернизации и техническому перевооружению существующих энергообъектов; повышение эффективности механизмов стимулирования энергосбережения.

В настоящее время Yokogawa осуществила в различных странах мира более нескольких тысяч внедрений АСУ ТП на базе распределенной системы управления (РСУ) CENTUM. В Индии, например, на ТЭЦ Barh перечень работ по реконструкции и техническому перевооружению станции включал в себя замену щитовой системы управления на современную распределенную систему на базе РСУ CENTUM, внедрение автоматизированной подсистемы, управляющей парком КИПиА всей станции (PlantResourceManager, PRM), замену датчиков давления, перепада давления, установку инфракрасных газовых анализаторов производства Yokogawa.

С помощью оборудования производства Yokogawa на предприятиях решаются многие технические и технологические задачи, выводя управление технологическим процессом на качественно новый, более совершенный уровень. Одним из примеров долговремен­ного сотрудничества может служить модернизация работающей на угле ТЭЦ-4 в Улан-Баторе. Компания Yokogawa осуществила полную реконструкцию и техническое перевооружение системы. 

Станция была построена в 1980‑х годах и снабжена щитовой системой управления, однако позднее возникла необходимость ее модернизации. Диапазон работ охватывал детальное обследование станции, ее систем и агрегатов, восстановление документации, проектирование и поставку под ключ современной системы управления на базе РСУ CENTUM, замену парка КИПиА и гидравлических приводов паровых турбин, кабелей, дизайна, поставку мебели, отделку центральной операторной комнаты и др.

Сотрудники корпорации провели тщательный анализ и выявили проблемы, имеющиеся на предприятии: нарушение подачи тепла и электроэнергии с частыми отключениями установок электростанции; загрязнение атмосферы из-за неэффективного управления сжиганием угля; нехватка запасных частей для унаследованных систем; потеря проектной документации предприятия и т.д. Со стороны заказчика были представлены следующие основные требования: полная автоматизация котельных, камер сгорания, средств баланса предприятия (BOP) и высоконадежная и расширяемая РСУ. Дополнительно требовался тренажер электростанции для обучения оперативного персонала.

В настоящее время ТЭЦ-4 обеспечивает стабильную подачу электричества и пара для тепло­централи. Повышена эффективность работы котельной и снижено потребление угля, как следствие значительно сократились выбросы CO2 в атмосферу. Повышение надежности и операционной безопасности на ТЭЦ-4 снизило количество простоев (перебоев в работе) предприятия и количество нефти, потребляемой для запуска котельной.

Решения компании Yokogawa для производства энергии уже неоднократно показали свою эффективность. Их реализация открывает возможности улучшения тепловой мощности, дополнительной экономии энергии предприятия, экономии нефтяного топлива/угля и т.д. Безусловно, высокая производительность может быть достигнута лишь при непрерывной эксплуатации электростанции в полном соответствии со своим предназначением. Также крайне важно сохранить конкурентные преимущества и поддерживать стабильный прибыльный рост. На рис. 1 представлен пример жизненного цикла электростанции. Здесь хорошо видна положительная динамика, достигнутая благодаря частичной замене и обновлению оборудования. Так, предполагаемый срок эксплуатации может быть значительно продлен даже при сильном изнашивании оборудования. При глубокой модернизации в определенных случаях достигается улучшение показателей от изначально запланированных до 10 процентов.

Рис.-1.jpg

Рис. 1. Пример жизненного цикла электростанции

Одна из немаловажных заслуг компании Yokogawa – создание и успешная разработка концепции распределенных систем управления, названной РСУ CENTUM. Первая инсталляция системы была произведена в 1975 году и с тех пор заслуженно является эталоном на­дежности для заказчиков средств автоматизации во всем мире. За всю историю своего существования на РСУ CENTUM было реализовано более 20 000 проектов в более чем 90 странах. Интегрированная система управления и контроля электростанции представлена на рис. 2.

Рис.2.jpg

Рис. 2. Интегрированная система управления и контроля электростанции

Среди основных задач, решаемых системой, нужно выделить следующие:
- безопасное управление технологическими процессами,
- реализация решений задач оптимального управления,
- обеспечение устойчивости процессов регулирования,
- управление непрерывными процессами,
- взаимодействие с подсистемами верхнего и нижнего уровня,
- сбор и накопление данных.

Система CENTUM VP была разработана для управления относительно большими производствами, отлично масштабируема и организована по доменному принципу. Среди многих ее достоинств следует обратить внимание на следующие параметры:
- гибкая система резервирования, позволяющая резервировать элементы центрального процессора, системные интерфейсы и магистрали передачи данных, модули ввода/вывода, коммуникационные модули полевых интерфейсов управления;
- гибкая конфигурация каждого рабочего места оператора с возможностью независимого накопления исторической информации;
- доменный принцип организации, позволяющий организовать распределенное управление;
- высокая плотность модулей ввода/вывода;
- высокая скорость передачи данных по внутренней шине;
- большой объем оперативной памяти контроллеров;
- возможность применения 1-, 2- и 4-экранных рабочих станций операторов;
- рабочее место оператора комплектуется промышленной клавиа­турой, позволяющей осуществить прямой доступ к любому технологическому окну путем нажатия функциональной клавиши;
- связь с подсистемами верхнего и нижнего уровней;
- передача информации в общезаводскую сеть с использованием протокола OPC; 
- связь с подсистемами нижнего уровня (ПЛК, SCADA);
- возможность удаленного мониторинга и управления;
- функция виртуального тестирования, позволяющая выполнять отладку прикладного программного обеспечения.

Система относится к классу распределенных интегрированных систем управления. Ее конфигурация обеспечивает комплексное управление предприятием, объединяя в одно целое: контрольно-измерительную аппаратуру, диспетчерские пункты, компьютерные системы и системы управления других производителей, функционирующие на предприятии.

CENTUM VP и ProSafe-RS объединены одной управляющей сетью Vnet/IP. Для обеспечения оптимизации действия операторов используется одно окно на рабочей станции оператора CENTUM. Оператор в едином формате получает информацию о процессе для системы управления и системы безопасности. Помимо интеграции с системой безопасности, система CENTUM VP может быть интегрирована с PRM, PIMS, APC.

Yokogawa достигает высоких результатов в производственной дея­тельности и быстро адаптируется к меняющимся рыночным условиям. Это становится возможным, в частности, благодаря тому, что компания уделяет огромное внимание безопасности управления производством, а также минимизации ошибок, связанных с человеческим фактором. Здесь решающее значение имеет обучение и постоянное совершенствование навыков оперативного персонала с помощью компьютерных тренажеров (КТ). Тренажер использует математические модели технологического процесса, которые максимально приближены к реальным, а также предоставляет для тренинга обучаемым рабочие места операторов, идентичные используемым на действующем производстве (используются функциональные клавиатуры, идентичные графические экранные формы и т.д.). В данной области Yokogawa является одним из основных лидеров по разработке КТ, имеет широкую сеть технических центров по всему миру.

Рис.3.jpg

Рис. 3. ТЭЦ-4 в Улан-Баторе: вид до реконструкции и после

Решение для обучения и тренинга операторов-технологов промышленных установок базируется на использовании среды интегрированного динамического иммитационного моделирования технологических процессов OmegaLand. Ядром тренажерного комплекса является приложение VisualModeler, предназначенное для разработки динамических и стационарных математических моделей технологических процессов.

Рис.5.jpg

VisualModeler содержит в своем составе обширные библиотеки математических моделей процессов и аппаратов различной технологии, оборудования КИПиА, методов расчета физико-химических и термодинамических свойств чистых компонентов и их смесей, базу данных физико-химических свойств компонентов DIPPR 801, что позволяет разрабатывать математические модели технологических процессов различной сложности.

Рис.4.jpg

Рис. 4. Тренажер для обучения операторов-технологов промышленных установок

При необходимости моделирования специфических процессов (оборудование нестандартной конфигурации, узконаправленные технологические процессы и т.д.), если в базе данных VisualModeler отсутствуют необходимые специфические компоненты, имеются интегрированные в приложение утилиты для создания пользовательских моделей оборудования и компонентов.

Указанные достоинства приложения VisualModeler могут быть использованы технологами заказчика для решения как повседневных, так и глобальных задач инжиниринга и реконструкции технологических установок.

Сегодня Yokogawa решает весь комплекс задач, возникающих при автоматизации крупных и малых производств, начиная с измерения технологических параметров и заканчивая информационной системой управления крупным предприятием, также предлагая широкий спектр услуг, включающий в себя выполнение проектов автоматизации под ключ, обучение и сервисную поддержку. Оборудование компании не только выводит управление технологическим процессом на совершенно новый уровень, но и является инвестированием в будущее. Проведение подобной модернизации на предприятиях значительно повышает надежность и эффективность решений и практически исключает ошибки, связанные с человеческим фактором. Работая в тесном контакте с заказчиком и используя свой опыт и новые технологии, компания предлагает наилучшие решения для автоматизации АСУ ТП и качественно выполняет обслуживание.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(38)_2012

С.В. Бодрышев, Главный редактор,
журнал «ИСУП», г. Москва,
тел.: (495) 542-0368,
e-mail: red@isup.ru
www.isup.ru