Zintegrowane systemy sterowania i automatyki dźwignią wzrostu niezawodności i bezpieczeństwa eksploatacji systemów gazowniczych

Transkrypt

1 s Zintegrowane systemy sterowania i automatyki dźwignią wzrostu niezawodności i bezpieczeństwa eksploatacji systemów gazowniczych Szymon Paprocki Siemens Sp. z o.o. Sektor Industry, IA AS PA Siemens Sp. z o.o. 2013

2 Wpływ globalnych trendów na rozwiązania w automatyce Globalne trendy Wymagania Klienta Rozwiązania Zwiększony nacisk i regulacje prawne dotyczące bezpieczeństwa pracy i instalacji Niedobór wykwalifikowanych pracowników Zwiększa się wiek obsługi Oszczędności energii Optymalizacja i zabezpieczenie inwestycji Przeładowanie danymi (nadmiar informacji) Troska o środowisko Zwiększone bezpieczeństwo Zwiększenie niezawodności instalacji Uproszczenie projektowania Uproszczenie obsługi Redukcja kosztów TCO Zabezpieczenie inwestycji Podwyższona jakość Zintegrowana automatyka - kompletny system DCS - system SIS - zaawansowane zarządanie alarmami i danymi - asset management - diagnostyka instalacji - ciągłe monitorowanie jakości - optymalizacja APC TCO-Migracja i upgrade Długoterminowa polityka dostawy części zapasowych, serwis i wsparcie techniczne

3 Podczas planowania inwestycji ERP Integracja klucz do sukcesu! PM QM TM Zarządzanie Informacją Integracja systemów OP 1 OP 2 MP Process Control System Optymalizacja procesu Niezawodność Bezpieczeństwo IT Bezpieczeństwo funkcjonalne

4 Elementy zintegrowanych systemów sterowania i automatyki Szafy sterownicze Zasilanie Wizualizacja procesu Sterowanie Optymalizacja (APC) Bezpieczeństow funkcjonalne Pomiary temperatury Technika napędowa Pomiary ciśnienia Pomiary przepływów Aparatura łączeniowa Analityka gazowa Pomiary poziomów Systemy wagowe

5

6 Zintegrowane rozwiązania automatyki PCS 7 więcej niż DCS Zarządzanie danymi Diagnostyka Asset Management Optymalizacja procesu (APC) Biblioteki procesowe Zarządzanie energią SIMATIC PCS 7 Bezpieczeństwo IT Systemy wsadowe Bezpieczeństwo funkcjonalne Automatyka rozległa (TeleControl) Systemy transportu

7 Tradycyjny cykl projektowy vs zintegrowany system automatyki Projekt Oprogramowanie Uruchomienie Eksploatacja Optymalizacja dzięki zintegrowanym narzędziom inżynierskim Optymalizacja poprzez standaryzację i zintegrowane rozwiązanie Optymalizacja poprzez symulację i diagnostykę Optymalizacja dzięki intuicyjności użytkowania oraz zintegrowanej diagnostyce i polityce serwisowej Projekt Oprogramowanie Uruchomienie Eksploatacja Optymalizacja dzięki zintegrowanej automatyce Redukcja kosztów: 15 20% Redukcja czasu: 5 10% Wzrost niezawodności: 15 30%

8 Zintegrowany inżyniering: od koncepcji po utrzymanie ruchu Koncepcja Projekt Podstawowy Projekt Wykonawczy Rozruch Instalacji Zarządzanie Operacyjne Przebudowa Inżynieria Procesu Projekty elektryczne Specyfikacje listy materiałowe Izometria P&ID Logika Sterowania Model 3D Utrzymanie Ruch Dziennik zmianowy EI&C- Engineering

9 Redundancja na każdym poziomie Redundantne Stacje Operatorskie Redundantne serwery OS-LAN Ethernet Redundantne serwery Redundantne serwery procesowe z synchronizacją baz danych Podwójna redundantna magistrala Ethernet PROFIBUS-DP Ethernet Redundantna stacja procesowa AS 414 H / AS 417 H DP/PA-Link ET 200M ET 200M Fail safe PROFIBUS-PA Y-Link ET 200M ~ sensor / actuator Redundantne stacje procesowe Maksymalizacja niezawodności komunikacji poprzez zastosowanie 2 procesorów komunikacyjnych w CPU Redundantny PROFIBUS-DP do rozproszonych I/O Redundantne I/O (standardowe i fail safe) Redundantne połączenie do PROFIBUS-PA Redundantne połączenia do nieredundantnych sieci PROFIBUS-DP poprzez Y-Link COx, NOx,...

10 AI Elastyczna redundancja -(FMR- Flexible Modular Redundancy ) DI DO DO Dual Dowolny komponent systemu może być pojedynczy lub redundantny Możliwość fizycznej separacji elementów Możliwość elastycznej realizacji struktur: AI DI AI DO 1oo1; 1oo2; 1oo3 1oo1 Simplex 2oo3 AI 1oo2 Triple

11 Narzędzia wspierające wdrożenie i eksploatację systemu SIS Analiza Ryzyka i określenie Warstw Zabezpieczeń Zarządzanie Bezpieczeństwem Funkcjonalnym oraz szacowanie ryzyka Struktura wdrożenia systemu zabezpieczeń Określenie funkcji bezpiecznych w systemie bezpieczeństwa i innych środków redukcji ryzyka Stworzenie dokumentacji Safety Requirements Specification Projekt systemu zabezpieczeń Projektowanie innych środków red. ryzyka Wdrożenie, uruchomienie, Walidacja Eksploatacja i utrzymanie ruchu Modyfikacje Weryfikacja Zatrzymanie

12 AI AI AI Systemy bezpieczeństwa funkcjonalnego -trendy rynkowe SIMATIC PCS 7 ES & OS SIMATIC PCS 7 Risk Analysis and Protection Layer Design Allocation of Safety Functions to Safety Instrumented Systems or other means of Risk Reduction Większa integracja Rozszerzanie z systemem sterowania SIMATIC S7-400FH procesem funkcjonalności Integrated Safety Flexible Modular Redundancy Elastyczność i modularność AI AI DI DI DO DO DO DO Control & Safety Safety Lifecycle Tools Safety Requirements Specification for Safety Instrumented System Design and Development of Safety Instrumented System Safety Communications Design and Development of other means of Risk Reduction Installation, Commissioning and Validation Operation and Maintenance Modification Systemy rozproszone z komunikacją bezpieczną RUN-P CMRES RUN STOP RUN-P CMRES RUN STOP Decommissioning 1oo2 Valves 2oo3 PT

13 Warstwy zabezpieczeń Potencjalny atak Bezpieczeństwo fizyczne -fizyczny dostęp do instalacji Procedury i regulacje -procedury bezpieczeństwa -regulacje eksploatacyjne -zarządzanie kryzysowe Sieci przemysłowe i DMZ -bezpieczna architektura sieci z segmentacją DCS Firewalls i VPN - zabezpieczenia i wirtualne sieci prywatne Dostosowanie systemu - adaptacja wersji domyślnej do porządanej Zarządzanie użytkownikami - administracja kontami użytkowników i uprawnieniami Zarządzanie aktualizacjami Systemy antywirusowe

14 Analiza jakości regulacji w typowej instalacji procesowej otwarta pętla 16% znakomite tylko 1/3 układów regulacji działa z dobrą jakością! 36% 16% akceptowalne 10% 22% 2/3 układów regulacji może zostać zoptymalizowanych! słabe przyzwoite Źródło: Control Engineering

15 Optymalizacja procesu - APC(Advanced Process Control) Advanced Process Control (APC) jest szerokim terminem obejmującym różne metody sterowania procesem. APC jest wyższym poziomem sterowania zawierającym m.in.regulatory wielowymiarowe, regulacje predykcyjne, regulacje selekcyjne, sieci neuronowe, logikę rozmytą i wiele innych. Softsensor INCA Sensor MPC INCA Smith Predictor Override Control PID Tuning PID Tuner Control Performance Monitoring Lead-Lag Feed-Forward Control MPC 4x4 Gain Scheduling Softsensor NeuroSystems Adaptive Contr. ADCO PID Tuning INCA PID-Tuner Fuzzy Control FuzzyControl++ SIMULATION SIMIT SIMULATION SIMBApro

16 Wymagania odnośnie archiwizacji danych Skalowalne i scentralizowane gromadzenie danych procesowych z wielu projektów Natychmiastowe (w czasie rzeczywistym) zbieranie danych Project 1 Process Historian Wymiana danych z systemami MES, ERP Project 2 Możliwe gromadzenie danych ze wszystkich systemów Tags, Alarms, Batches Ustandaryzowany dostęp do danych historycznych Korzyści: Pełna integracja systemu archiwizacji długoterminowej bez dodatkowego inżynieringu Możliwość zarządzania dużymi ilościami informacji z procesu i zasobów Wspieranie rozbudowy instalacji bez ingerowania w proces Wysoka dostępność / niezawodność poprzez stosowanie konfiguracji redundantnej Ulepszone mechanizmy łączenia z ERP, MES i systemami raportowania

17 Wymagania dotyczące raportowania System raportowania na bazie standardowych narzędzi - Microsoft Reporting Services Dostęp do danych poprzez Web ( cienki klient) Elastyczne konfigurowanie raportów bez potrzeby używania technik programowania Dostęp do danych w aplikacjach Microsoft Office (Word, Excel) Korzyści: Tags, Alarms Process Historian Information Server Wszystkie informacje na wyciągnięcie ręki łatwy dostęp do danych historycznych z dowolnego miejsca Jednolita integracja w istniejącej infrastrukturze IT/Web Tworzenie dopasowanych raportów dla poszczególnych funkcji osób w zakładzie na bazie standardowego narzędzia do raportowania Agregowanie dużych ilości danych w spójne i treściwe raporty Możliwość optymalizacji produkcji i zarządzania zasobami zdalnie w czsie rzeczywistym

18 Szymon Paprocki Siemens Sp. z o.o. Sektor Industry Dział ProcessAutomation I IA AS PA ul. Strzegomska Wrocław, Polska tel: fax: szymon.paprocki@siemens.com