CC BY
38
3. Филиппенко О.И. Синтез клеточного автомата однородной вероятностной коммутационной структуры // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2007. - №3/2 (27). - С. 42-52.
4. Филиппенко О.И. Правонаправленные вероятностные коммутационные структуры. // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2007. - №5/2 (29). - С. 79-85.
УДК 622.24.05:685.5
М1КРОПРОЦЕСОРНА СИСТЕМА УПРАВЛ1ННЯ
ПРОЦЕСОМ БУР1ННЯ НА БАЗ1 ПРОМИСЛОВОТ КОМП'ЮТЕРНОТ МЕРЕЖ1
С.М.Бабчук
Кандидат технiчних наук, доцент* Контактний телефон: (099) 1578411 e-mail: [email protected]
О.И.1ванкевич
Студент*
*Кафедра комп'ютерних систем i мереж 1вано-Франмвський нацiональний технiчний унiверситет нафти i
газу
вул. Карпатська, 15, м.1вано-Франмвськ, УкраТна, 76000
1. Вступ
Потреби народного господарства Украши в енерге-тичних ресурсах за рахунок власного видобутку забез-печуються менше як на 25% (природний газ - 24-25%, нафта - 10%) [1]. З метою зб^ьшення видобутку нафти i природного газу Нацюнальною програмою "Нафта i газ Украши 2010р." заплановано зб^ьшення обсягiв бурiння свердловин на нафту та газ [2]. Тому великого значення набувае проблема тдвищення ефективносп бурових робiт, зокрема, недопущення аварiй i усклад-нень. Вищевказану проблему можна вирiшити пльки шляхом впровадження на бурових установках Украши сучасних мжропроцесорних систем управлшня процесом бурiння на базi промислових комп'ютерних мереж.
На даний час вже розроблено комп'ютерну систему автоматизованого управлшня процесом буршня
■a Q
Розроблен структура та алго-ритми для мтропроцесорног систе-ми управлшня процесом буршня на базi промисловог комп'ютерног мережi РпфЪш-РА, що забезпечить тдвищення ефективностi бурових робт. Розроблена i описана в статтi система управлшня процесом буршня може бути використа-на як основа для створення сучас-них SСАDА-систем тдприемств, як займаються буршням свердловин на нафту i газ.
■о о
свердловин, яка використовуе елементи теорп нечико! логжи [3]. Вказана система мштить модем для пере-дачi шформацп з об'екта в Управлшня бурових роби (УБР). Проте, в Укра1ш б^ьшкть бурових установок знаходиться у районах, ввддалених вщ шформацшно-телекомушкацшних мапстралей та в прськш мшце-востi, що не дае змоги передавати шформащю про стан бурових роби в УБР за допомогою модемiв. У зв'язку з вказаним вище, не вирiшено питання щодо штегра-цп описаних локальних систем управлшня процесом буршня у едину корпоративну мережу тдприемства, яке займаеться буровими роботами. Це, в свою черту, не дае змоги оргашзувати в режимi "реального часу" надання шформацп про стан бурових роби для керiвництва тдприемства для формування ним опе-ративних та ефективних управлшських ршень. Крiм того, вказана система автоматизованого управлшня
м1стить в сво1и структур1 ряд зовн1шн1х 1мпульсно-цифрових та цифрово^мпульсних перетворювач1в i передбачае з'еднання елементiв системи мiж собою за допомогою спещальних кабелiв, що робить систему складною у встановленш та обслуговуваннi. Метою описаних нижче дослщжень i було виршення даних проблем.
2. Мiкропроцесорна система управлшня процесом бурiння на 6a3i промислово! комп'ютерно! мережi
У зв'язку з вказаним вище, було проведено аналiз сучасних засобiв обмiну даними, техшчних засобiв автоматизацi'1, мiкропроцесорних пристро1в та тен-денцiИ розвитку систем управлшня технолопчними процесами [4-11].
Протягом багатьох роюв системи обмiну даними будувалися за традицшною централiзованою схемою, у якш був один потужний обчислювальний пристрiИ i величезна юльюсть кабелiв, за допомогою яких здшс-нювалося пiдключення датчикiв i виконавчих меха-нiзмiв. Такий стан був спричинений високою цiною на електронно-обчислювальну технiку й вiдносно низь-ким рiвнем автоматизацi'1 виробництва. Сьогоднi у цього тдходу практично не залишилося прихильни-кiв. Такi недолiки централiзованих автоматизованих систем управлiння технологiчними процесами (АСУ ТП), як велик витрати на кабельну мережу й допо-мiжне устаткування, складний монтаж, низька надш-нiсть i складна реконф^уращя, зробили 1х у багатьох випадках абсолютно неприйнятними як економiчно, так i технологiчно.
В умовах бурхливо зростаючого виробництва мь кропроцесорних пристро1в альтернативним рiшенням стали промисловi комп'ютерш мережi (Fieldbus), що складаються з багатьох вузлiв, обмiн мiж якими здшс-нюеться цифровим способом.
В даний час на ринку представлено б^я сотнi рiз-них типiв промислових мереж, протоколiв i штерфей-сiв, застосовуваних у системах автоматизацп, серед яких Modbus, PROFIBUS, Interbus, CAN, LON, Foundation Fieldbus, Ethernet i ш.
АСУ ТП на базi промислових мереж порiвняно iз традицiИними централiзованими системами мають кiлька переваг:
- економiя кабельно1 продукцi'1 (замiсть кiлометрiв дорогих кабелiв потрiбно кiлька сотень метрiв дешево'1 вито'1 пари);
- тдвищення надiИностi системи керування (за надшшстю цифровий метод передачi даних набагато перевершуе аналоговий адже передача даних в цифровому виглядi малочутлива до перешкод i гарантуе доставку шформацп завдяки спецiальним механiзмам, вбудованим у протоколи промислових мереж: кон-трольш суми, повторення передачi сумнiвних пакепв даних);
- гнучкiсть i модифiкацiИнiсть (додавання або ви-далення окремих точок вводу-виводу И навггь цiлих вузлiв вимагае мiнiмальноi кiлькостi монтажних роби i може здiИснюватися без зупинки системи автоматизацп, а переконф^уращя системи здшснюеться на рiвнi програмного забезпечення И також забирае мшь мальний час);
- використання принцитв вiдкритих систем, вщ-критих технологiИ дае змогу усшшно iнтегрувати в едину систему вироби вщ рiзних виробникiв.
В результат аналiзу сучасних промислових комп'ютерних мереж [4-7] встановлено, що вони вщ-повщають таким вимогам:
- жорстка детермшовашсть поводження;
- забезпечення функцш реального часу;
- простота фiзичного каналу передачi даних;
- надшшсть фiзичного И канального рiвнiв пере-дачi даних (завадозахищенiсть);
- наявшсть спецiальних високонадiИних мехашч-них сполучних компоненпв;
- сервiс для додатюв верхнього рiвня;
- самовщновлювашсть у разi виникнення поза-штатних ситуацiИ;
- вiдкритiсть.
Оскiльки площадка бурово'1 установки е вибухоне-безпечною зоною, то вибрана промислова комп'ютерна мережа повинна забезпечувати безпечну роботу сво1х компоненпв i у таких умовах.
Проведений аналiз наявних промислових комп'ютерних мереж [4-7] засвщчив, що з великого 1х числа тiльки 2 промисловi мережi вiдповiдать вимогам вибу-хозахисту на площадцi бурово'1 установки: Foundation Fieldbus Н1 та Profibus-PA.
Завдання в областi промислового зв'язку часто вимагають рiзних рiшень. В одному випадку необхщ-ний обмш складними, довгими повiдомленнями iз середньою швидюстю. В iншому - потрiбен швидкий обмiн короткими повiдомленнями з використанням спрощеного протоколу обмiну, наприклад, з датчиками або виконавчими мехашзмами. У третьому випадку необхщна робота у вибухонебезпечних умовах виробництва. PROFIBUS мае ефективне ршення для кожного iз цих випадюв адже PROFIBUS - це амей-ство промислових мереж для комплексного виршення комушкацшних завдань пiдприемства. Шд цiею за-гальною назвою розумiеться сукупнiсть трьох рiзних, але сумкних протоколiв: PROFIBUS-FMS, PROFIB-US-DP i PROFIBUS-PA.
Розроблена структура мiкропроцесорноi системи управлшня процесом буршня на базi промисло-во1 комп'ютерно1 мережi Profibus-PA зображена на рис.1.
Рисунок 1. Структура мкропроцесорноТ системи управлшня процесом буршня на базi промисловоТ комп'ютерноТ мережi Profibus-PA:
1 - вал привода ротора;
2 - спарена шинно-пневматична муфта перед коробкою швидкостей;
Системы управления
3, 4 - давачi швидкост обертання;
5 - панель оператора;
6 - програмований контролер;
7 - модуль стшьникового зв'язку для передачi да-них;
8 - диспетчерська служба УБР;
9, 10, 11 - регулятори подачi палива в дизельш агрегати;
12, 13, 14 - дизельш агрегати групового привода ротора бурово! установки
Осюльки на деяких родовищах буровi установки можуть бути розташоваш компактно на незначнш вщ-станi одна вiд одно'!, то можна використати розроблену схему промислово'! комп'ютерно'! мережi, яка зображе-на на рис.2.
Висновки
Рисунок 2. Структура комп'ютерноТ мережi Управлшня бурових роб^, яка забезпечуе роботу систем управлшня процесом буршня та передачу технолопчноТ шформацп в диспетчерську службу УБР:
1 - вал привода ротора;
2 - спарена шинно-пневматична муфта перед коробкою швидкостей;
3, 4 - давачi швидкост обертання;
5 - панель оператора;
6 - програмований контролер;
7 - лжя зв'язку (вита пара);
8 - комп'ютер;
9 - модуль стшьникового зв'язку для передачi да-них;
10 - диспетчерська служба УБР;
11, 12, 13 - регулятори подачi палива в дизельш агрегати;
14, 15, 16 - дизельш агрегати групового привода ротора бурово'! установки
В результат проведеного аналiзу сучасних засо-бiв обмшу даними, техшчних засобiв автоматизацп, мiкропроцесорних пристро!в, промислових контроле-рiв та комп'ютерiв [8-11] встановлено технiчнi засоби за допомогою яких можна реалiзувати вищевказану структуру системи управлiння процесом буршня.
Розроблено структуру мжропроцесорно! системи управлшня процесом буршня на 6a3i промислово! комп'ютерно! мережi Profibus-PA, алгоритми роботи системи, а також встановлено елементну базу дано! системи управлшня, що дае змогу в найкоротшi термши освоии серiйне виробництво систем, яю забезпечать ефективне керування процесом буршня в реальному чась
Крiм того, розроблена структура комп'ютерно! ме-режi Управлiння бурових робiт е основою для створен-ня SCADA-системи УБР, що дасть змогу менеджерам вищо! ланки ефективно керувати роботою УБР.
Лiтература
1. Копилов В.А. Стан i переспективи розвитку нафтогазово-
го комплексу Украши // Нафта i газ Украши-2000: В 3 т.
- 1вано-Франгавськ. - 2000. - Т.1. - С.9.
2. Коцкулич Я.С., Яремшчук Р.С. Проблеми i переспективи
розвитку буршня на нафту i газ // Проблеми нафтога-зового комплексу Украши 1993-2002. - Львiв: УНГА, 2002. - С. 52.
3. Бабчук С.М. Комп'ютерна система автоматизованого управлшня процесом буршня на базi методiв неч^ко!' лопки // Науковий вюник 1вано-Франгавського техшч-ного ушверситету нафти i газу, 2007. - №1. - С.112-115.
4. Сахнюк А.А., Литвин А.М. Промышленные сети // Пере-
довые технологии и технические решения, 2004. - №2.
- С.6-8.
5. Половинкин В. Основные понятия и базовые компоненты
AS-интерфейса // Современные технологии автоматизации, 2002. - №4. - С.18-29.
6. Кругляк К. Локальные сети Ethernet в АСУ ТП: быстрее,
дальше, надежнее // Современные технологии автоматизации, 2003. - №1. - С.6-13.
7. Гусев С. Краткий экскурс в историю промышленных сетей
// Современные технологии автоматизации, 2000. - №4.
- С.78-84.
8. Промышленные сети // Каталог продукции Siemens, 2004.
- 120 с.
9. Промышленные сети // Каталог продукции Hirschmann,
2005. - 142 с.
10. Промышленные сети // Каталог продукции Belden, 2005.
- 116 с.
11. Промышленные сети // Каталог продукции WAGO, 2005.
- 138 с.
