ПОДБОР СРЕДСТВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ДЛЯ МГНОВЕННОГО МОНИТОРИНГА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА

SELECTION OF DATA TRANSMISSION MEANS FOR INSTANT MONITORING OF AN OIL REFINERY

Daniil Dolmatov

Student, Department of Automation and Control of Technological Processes Institute of Automation and Information Technologies, Samara State Technical University,

Russia, Samara

Daria Melnikova

scientific supervisor, candidate of economic sciences, associate professor, Samara State Technical University,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

В статье предложено оборудование, необходимое для организации быстрой передачи данных на нефтеперерабатывающем заводе.

ABSTRACT

The article proposes the equipment necessary for organizing fast data transmission at an oil refinery.

Ключевые слова: нефтеперерабатывающий завод, система мониторинга, передача данных, оборудование, централизованный мониторинг.

Keywords: oil refinery, monitoring system, data transmission, equipment, centralized monitoring.

Введение

К системам, предназначенным для сбора и передачи данных о состоянии критически важных параметров технически сложного и опасного в эксплуатации объекта, предъявляется ряд требований, которые обеспечивают его безопасную и надежную эксплуатацию. Необнаруженная или не вовремя обнаруженная неисправность такого объекта может повлечь огромные экономические потери и даже привести к человеческим жертвам.

Нефтепереработка требует постоянного контроля за параметрами давления и температуры. Перерабатываемые вещества легковоспламеняются, поэтому они должны быть защищены от попадания прямых солнечных лучей на протяжении всего процесса переработки. Для обеспечения безопасности завода, развертываемые системы должны быть спроектированы так, чтобы гарантировать защиту от попадания искр в нефтехранилища. В составе нефтехранилищ должны присутствовать взрывозащитные экраны.

Приведём пример: на Афипском НПЗ необходимо построить централизованную систему управления и обеспечить ее надежной коммуникационной сетью.

Основная задача мониторинга состоит в непрерывном скоростном контроле состояния объекта. А также возможность мгновенно реагировать в случае аварии. Поэтому сеть, предназначенная для передачи данных, должна работать в промышленной среде, должна иметь большую пропускную способность для передачи системных данных, в том числе видео. Канал передачи должен быть защищён. В работе мы рассмотрим вариант исполнения сети.

Система

Для передачи данных между различными участками НПЗ будет организована сеть. Удалённость участков различная, до 40 км. В качестве кабеля передачи данных будет использоваться одномодовая оптика. Вся информация с ключевых объектов будет передаваться в центр управления.

Будем использовать распределенную систему сбора данных для мониторинга давления. Устройства связи, получающие данные от контроллеров - промышленные Ethernet-коммутаторы MOXA ED6008-S-SC-T (эквивалентны EDS-408A-SS-SC). На удалённых участках - медиаконвертеры «витой пары» в оптику IMC-101-S-SC-T, так как дальность передачи коммутатора по оптоволокну 40 км.

Мы используем коммутаторы такого типа, так как их рабочая температура находится в диапазоне -40 ~ +75, широкая рабочая влажность, класс безопасности CSA C22.2 No. 60950-1, взрывабезопасность, гарантийный срок службы 5 лет, а главное: размер буфера пакетов 512 Кбит, что позволит с огромной скоростью передавать необходимые данные.

Рисунок 1. MOXA ED6008-S-SC-T

Так как станции мониторинга будут проходить вблизи с участками переработки нефтепродуктов, используемое оборудование должно быть взрыво- и пожаро- защищённым. Соответствовать стандарту Class 1 Zone 2.

MOXA ED6008-S-SC-T отличается надежностью работы, что позволяет постоянно мониторить все системы НПЗ и быстро производить необходимый ремонт на месте. В промышленности, данный коммутатор незаменим, так как он отличается длительным сроком наработки на отказ, отсутствием вентилятора в составе, поддерживает расширенный температурный диапазон -40 ~ +75С.

MOXA ED6008-S-SC-T и IMC-101-S-SC-T - идеальное решение для развертываемой системы. Такое оборудование обеспечивает полный контроль, скоростную передачу, подсистему оповещения сбоя в работе коммутаторов, мониторинг состояния сети.

Для получения информации с датчиков и соединения коммутаторов посредством Ethernet будем использовать кабели типа Profibus.

Profibus представляет собой открытую промышленную сеть полевого типа, которая предназначена для обмена данными между автоматизированными системами. К тому же, она позволяет объединить составляющие разного производства. Это актуально, так как на сегодня известно около 600 компаний-производителей электротехнических устройств и средств автоматизации.

Кабели Profibus – это экранированные витые пары. Передача данных осуществляется посредством последовательного интерфейса и дифференциальных сигналов напряжения, которые обеспечивают высокий уровень помехозащищенности. Их подключение выполняется через сетевые соединители либо терминалы. Скорость, с которой осуществляется передача данных, находится в пределах 9,6 Кбит/с – 1,5 Мбит/с. От этого показателя, собственно, будет зависеть и длина сетевого сегмента.

В нашем случае будем использовать кабель PROFIBus-DP Hyperline PFDP-SF-1x2x22/1-ARM/W-PVC/PVC-BK, а в местах, приближённых к резервуарам планируется использовать Кабель PROFIBus-DP Hyperline PFDP-SF-1x2x22/1-ARM/W-PVC/PE-BK. Он обладает взрывозащитой и повышенной устойчивостью к перепадам температур.

Рисунок 2. Конструкция кабеля

Для реализации скоростной передачи данных между с коммутаторов в центр управления необходимо будет использовать промышленный оптоволоконный кабель.

Оптоволокно необходимо будет использовать одномодовое, диаметром 9 микрон, типом защиты OS2. Такой кабель может передавать информацию на расстояния до 100км. Так же он не будет подвержен внешним воздействиям.

Для таких целей нам подойдёт кабель Hyperline FO-STF-OUT-9S-4-PE-BK.

Таким образом: мы получим примерную схему реализации передачи данных в системе мониторинга с выбранным оборудованием.

Рисунок 3. Схема

Преимущества выбранного оборудования

 Централизованный мониторинг и управление по оптоволоконной промышленной сети Ethernet – самый быстрый вариант связи. Оптоволокно одномодовое Hyperline FO-STF-OUT-9S-4-PE-BK, что поможет передавать данные на большие расстояния.

Устройства ED6008 и IMC-101 имеют сертификаты взрывобезопасности Class 1 Div.2/Zone 2.

Устройства оснащены портами одномодовой оптики.

Модели коммутаторов и медиаконвертеров с литерой T поддерживают расширенный температурный диапазон -40 ~ +75°С, что позволяет использовать их в жестких условиях нефтепереработки.

Отсутствие вентилятора и низкое энергопотребление обеспечивают длительный срок наработки на отказ - 26 лет и 92 года для ED6008 и IMC-101 соответственно.

Коммутатор ED6008 в режиме реального отсылает оператору оповещение по e-mail при возникновении различных сбоев - обрывы сети, питания и т.д.

IP-сети просто интегрируются с другими системами и приложениями.

Список литературы:

1. Интеллектуальные технологии мониторинга и управления структурной динамикой сложных технических объектов. Охтилев М.Ю., Соколов Б.В., Юсупов Р.М. 2006 г.
2. Афипский нефтеперерабатывающий завод, главный сайт. https://www.afipnpz.ru/
3. Методические указания к выполнению работ по дисциплине "Моделирование систем" для студентов специальности 210200 всех форм обучения / НГТУ; сост.: С. А Добротин. Нижний Новгород, 2006. - 12 с.
4. Мониторинг нефтеперерабатывающего завода. Компания Моха. https://moxa.ru/ 2020 Moxa Inc