CC BY
33
Т Е Х Н И Ч Е С К И Е
НАУКИ
УДК 62
Ю.М. Овчинникова, В.А. Овчинникова
ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПУТЁМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Обеспечение безопасности рабочих на объекте. Условное разделение сигналов на аварийные и информирующие о ходе технологического процесса для разгрузки основного контроллера АСУ ТП. Использование контроллеров системы ПАЗ совместно с ПЛК для повышения безопасности технологического процесса.
Ключевые слова: ПАЗ, АСУ ТП, контроллер, защита, авария, сигнал.
Обеспечение безопасности на промышленных производствах является важнейшей задачей при проектировании систем управления. Только за 2014 год в России на объектах нефтяной промышленности общее количество аварий превысило 139, при этом в 54 из них пострадали люди (223 человека). Общий ущерб составил 8 840 863 тыс. долларов США.
Для обеспечения безопасности работающих на настоящий момент применяется широкий круг мероприятий: установка датчиков загазованности и наличия пламени, заземление оборудования, использование персоналом СИЗ (средства индивидуальной защиты), проведение инструктажей и пр. Однако необходимо не только защищать людей от чрезвычайных ситуаций, но и стараться предотвращать такие ситуации как можно скорее и даже предсказывать их. Ввиду этого предлагается ввести некие изменение в структуру самой системы управления, речь о которых пойдёт ниже.
Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) предназначены для автоматизации управления промышленным технологическим оборудованием, таким как задвижки, клапаны, насосы и вентиляторы. Подача управляющих сигналов на исполнительные механизмы может осуществляться с рабочего места оператора или непосредственно из контроллера при срабатывании соответствующих программ. Ориентирами для управления текущим состоянием объекта автоматизации являются показания датчиков, находящихся на объекте: датчик давления на трубопроводе, датчик уровня в ёмкости, датчик температуры в помещении и др.
Сигналы о параметрах технологического процесса поступают в программируемый логический контроллер (ПЛК), который обрабатывает информацию и отправляет её на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора. Обычно программа управления технологическим процессом загружается в кон-
© Овчинникова Ю.М., Овчинникова В.А., 2015.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2015. № 7(46)
троллер. Именно в контроллере АСУ ТП происходит обработка всей информации, поступившей с объекта, сравнение параметров технологического процесса с уставками (значениями параметров, при достижении которых происходит изменение состояния системы) и выдача управляющих воздействий при необходимости. Оператор исполняет роль наблюдателя, следит за правильностью срабатывания алгоритмов управления и состоянием оборудования и только в особых случаях вмешивается в технологический процесс, посылая управляющие воздействия в систему со своего рабочего места.
Данная схема управления технологическим процессом промышленного объекта широко применяется, и, безусловно, удовлетворяет требованиям, предъявляемым к АСУ ТП, а именно таким как уменьшение человеческого фактора, обеспечение надёжной работы оборудования и уменьшение числа аварийных ситуаций.
Типовую структуру АСУ ТП можно представить в виде рисунка 1.
Рис. 1. Структура АСУ ТП
Данное построение системы применяется в большинстве случаев и применяется вполне успешно. Один промышленный контроллер справляется с объемом информации, поступающим с небольшого объекта (около 100 сигналов). Более крупные объекты (100-200) сигналов автоматизируется с применением расширяемых модульных контроллеров путем установления модулей расширения и шинных повторителей. На объекты, число сигналов с которых превышает 200, устанавливают несколько контроллеров, так как большая информационная нагрузка на единственный контроллер системы может повлиять на скорость обработки информации, что в свою очередь может привести к аварийной ситуации на объекте. По этому разделение информации между контроллерами - хорошее решение для крупных объектов с большим количеством технологических устройств, выдающих информацию о состоянии технического процесса.
Однако условно можно сказать, что не все сигналы системы являются равнозначными. Информацию, поступающую с объекта можно разделить на следующие группы (по степени возрастания важности):
•информация о технологических параметрах (температура подшипников насоса, расход воды);
•информация о состоянии оборудования (насос выключен, задвижка открыта);
•информация о технологических параметрах (температура подшипников насоса, расход воды);
•информация предаварийная (превышен уровень в ёмкости, загазованность выше допустимой);
•информация о нарушениях в технологическом процессе (пожар, авария насоса).
Ввиду существования более и менее приоритетной информации предлагается развить структуру системы АСУ ТП путем использования совместно с промышленным контроллером дополнительного контроллера, на который заводятся сигналы, сообщающие об авариях и нарушениях в технологическом процессе. Сигналы с объекта делятся на две группы, одни заводятся на ПЛК, другие в контроллер системы противоаварийной защиты (СПАЗ). Оба контроллера соединятся друг с другом и с верхним уровнем, а именно передают информацию на АРМ оператора или в локальную сеть предприятия (при необходимости).
Структура предлагаемой АСУ ТП будет иметь вид, представленный на рисунке 2.
Рис. 2. Структура предлагаемой АСУ ТП
Использование специального контроллера (СПАЗ на рис. 2), безусловно, приведет к удорожанию стоимости АСУ ТП, однако существенно снизит риски аварийных ситуаций на объектах за счет отдельной (более быстрой) обработки аварийных сигналов и более высокой надежности контроллера.
Такие зарубежные лидеры в разработке контроллерного оборудования как Yokogawa Electric и Bernecker + Rainer Industrie-Elektronik Ges.m.b.H. уже подхватили идею и выпускают специальные контроллеры противоаварийной защиты и контроллеры для систем пожарообнаружения и контроля загазованности.
Стоит отметить, что предлагаемый тип контроллеров будет иметь сравнительно небольшое количество входов и выходов, так как аварийных и предупредительных сигналов в большинстве случаев значительно меньше, чем сигналов о хоте технологического процесса. Однако такой контроллер должен иметь большую надежность и реализовывать высокую скорость опроса (2-3 раза в секунду) чтобы качественно выполнять свои функции.
Применение таких контроллеров совместно с промышленными контроллерами значительно снизит количество аварий на объектах и обеспечит безопасное производство, что является неотъемлемой функций каждой АСУ ТП.
ОВЧИННИКОВА Юлия Михайловна - студент Института геологии и нефтегазодобычи, Тюменский государственный нефтегазовый университет.
ОВЧИННИКОВА Валентина Андреевна - кандидат технических наук, доцент кафедры кибернетических систем Института геологии и нефтегазодобычи, Тюменский государственный нефтегазовый университет.
