Современные тенденции развития систем автоматического управления и телеметрии в газовой промышленнос

Продолжая разговор, начатый в четвертом выпуске «Вестника Газпроммаша» за 2010 год руководителем отдела автоматизации и программного обеспечения завода «Газпроммаш», В.Е. Пальговым, можно констатировать, что достаточно быстрое насыщение на стыке XX - XXI веков рынка промышленных управляющих устройств и программируемых логических контроллеров новейшими моделями, за короткое время коренным образом изменило отношение специалистов к традиционным системам автоматики и телемеханики. На основе высокоинтегрированных микропроцессорных модулей стало не только возможным, но и необходимым объединение функций и задач, решаемых ранее раздельно системами телемеханики и АСУ ТП. В свою очередь, новые возможности усовершенствованной элементной базы заставляют вносить соответствующие коррективы также в процессы построения аппаратной части информационно-управляющих систем и разработки их программно-математического обеспечения. Высокая степень интеграции современных средств автоматизации и телеметрии позволяет существенно упростить алгоритм общения пользователя (оператора или диспетчера) со средствами управления технологическим процессом и при этом получать в удобном для анализа виде весь объем контролируемых параметров.

Все ранее сказанное относилось в основном к информационно-управляющим системам для газораспределительных станций, однако в значительной мере остается справедливым и для объектов газового хозяйства. Вместе с тем, в силу целого ряда причин, уровень технической оснащенности объектов газового хозяйства издавна был заметно ниже технического состояния объектов так называемой «высокой стороны трубы»: газотранспортных предприятий и подземных хранилищ газа. В частности, нетрудно заметить, что кризисные явления в российской промышленности стали причиной серьезного отставания в оснащении отечественных действующих объектов газового хозяйства современными средствами автоматизации. Да и техническая подготовка обслуживающего персонала в газовом хозяйстве далеко не всегда отвечает современному уровню, позволяющему эффективно работать с высокотехнологичным оборудованием.

Проводимая в ОАО «Газпром газораспределение» системная модернизация должна кардинально поправить сложившуюся ситуацию. При этом очень важно с самого начала выработать единые принципы конфигурирования специализированных информационно-управляющих систем, включая выбор элементной базы средств автоматизации и разработку программного обеспечения. Дело в том, что несогласованные действия производителей средств автоматизации в части обеспечения информационного доступа к своим интеллектуальным устройствам, очень часто делают эти устройства несовместимыми между собой. Можно, конечно, просто отсечь значительную часть производителей средств автоматизации, оставив на рынке газового оборудования небольшое количество постоянных поставщиков. Однако такой подход чреват снижением здоровой конкуренции, а впоследствии, возможно, и застойными явлениями. Кроме того, процветающий в стране протекционизм, граничащий с коррупцией, может привести к неправильной расстановке приоритетов. То есть, в результате лоббирования отдельных производителей, потребители неизбежно будут ограничены в выборе оборудования (причем не всегда самого качественного).

Необходимо также учитывать, что полнокомплектная поставка ГРП (ГРПУ, ГРПБ) силами единого производителя всего комплекса оборудования, включая средства автоматизации и телеметрии, имеет неоспоримые преимущества, поскольку существенно сокращает сроки проектирования, изготовления и ввода в эксплуатацию автоматизированных газорегуляторных пунктов. Кроме того, любые технические вопросы или претензии, в данном случае, эксплуатирующие службы могут направлять в один адрес - непосредственно на завод-изготовитель, несущий полную ответственность за свою продукцию. Такое положение, естественно, упрощает и послегарантийное обслуживание комплексных изделий.

Вариант встраивания телеметрии в технологическое оборудование непосредственно на объекте также может быть реализован, однако, в этом случае заранее должно быть согласовано все устанавливаемое впоследствии (не в заводских условиях) оборудование КИП и А, а также четко обозначены границы ответственности производителя ГРП и поставщика телеметрии, включая закупку кабельной продукции и элементов электромонтажа, проведение электромонтажных, пусконаладочных работ и т.д. К сожалению, в реальной жизни стыковка на объекте оборудования разных производителей детально не прорабатывается в проектах привязки и всегда вызывает вопросы, решение которых неизбежно требует дополнительных временных и материальных затрат.

Информационно-управляющие системы газораспределительных станций и газорегуляторных пунктов, относящихся к опасным промышленным объектам, должны отвечать повышенным требованиям и, в связи с этим, обладать некоторыми особенностями:

• повышенная надежность и безопасность функционирования;
• взрывозащищенное исполнение отдельных устройств;
• непрерывный круглосуточный режим работы;
• длительная работа в отсутствии эксплуатирующего персонала;
• отслеживание состояния объекта и параметров технологического процесса в режиме реального времени со своевременной передачей на верхний уровень (например, в центральный компьютер диспетчерского пункта) информации о наступлении определенных событий или внештатных ситуаций;
• принятие оперативных решений по предотвращению аварии при возникновении внештатных ситуаций на уровне заданных алгоритмов.

С введением в состав информационно-управляющей системы GSM-модема, появляется возможность беспроводной передачи коротких SMS-сообщений в режиме реального времени. Конечно, пока еще SMS-сообщения не являются средством с гарантированным временем доставки, но задержка в пределах нескольких десятков секунд, для большинства случаев, не является критичной, поскольку в экстренных ситуациях, одновременно с отправкой SMS-сообщения, система производит автоматическое отключение объекта.

Вполне очевидно, что это только начало внедрения в автоматическое управление технологическими процессами новейших коммуникационных технологий, обеспечивающих автоматизацию взаимодействия интеллектуальных устройств и контролирующих систем с помощью средств мобильной телефонной связи. Тем не менее, уже сегодня разработанный на заводе «Газпроммаш» шкаф автоматики газорегуляторного пункта ШАГРП базируется на технологическом контроллере со встроенным GSM-модемом. При работе по технологии GSM-CSD (дозвон), сервер центрального диспетчерского пульта, по мере необходимости получения информации (например, по окончании учетного периода измерения расхода газа), может в автоматическом режиме опрашивать контролируемые пункты и регистрировать полученные данные. При возникновении внештатной ситуации на контролируемом пункте, контроллер ШАГРП самостоятельно отправляет SMS-сообщения на один или несколько заранее заданных телефонных номеров. Такие сообщения могут содержать как кодированную информацию для сервера, так и стандартный текст для оператора или диспетчера.

Помимо прочего, данный способ оповещения позволяет минимизировать затраты на мониторинг оборудования в случае отсутствия постоянного диспетчерского пункта.

В режиме мониторинга небольших объектов (отдельных ГРП или ПУ), ШАГРП может выполнять следующие функции:

• прием аналоговых и регистрация дискретных входных сигналов;
• алгоритмическая обработка аналоговых входных сигналов;
• алгоритмическое и телеметрическое управление аналоговыми и дискретными выходами;
• поддержка нескольких параллельных каналов связи по протоколу Modbus RTU;
• работа с одним или несколькими GSM-модемами (прием CSD-звонков и отправка SMS сообщений);
• самостоятельный опрос периферийных устройств;
• прозрачная трансляция запросов на устройства, подключенные к контроллеру.

Завод «Газпроммаш» изготавливает и поставляет газорегуляторные пункты, оснащенные телеметрией собственной разработки на базе современных комплектующих изделий, а также имеет достаточный опыт поставки своих ГРПБ и ГРПУ, с телеметрическим оборудованием других производителей (например, АПТК «Телур Г-G» производства ЗАО НПП «Радиотелеком», г.Санкт-Петербург). Обобщая некоторые результаты последних лет, полученные в процессе модернизации газорегуляторных пунктов и совершенствования систем автоматики и телемеханики, можно сделать следующие выводы:

1. Эффективность автоматизации ГРП напрямую зависит от состояния и технического уровня используемой запорно-регулирующей и предохранительной арматуры. То есть совершенствование информационно-управляющей системы логично проводить с одновременной модернизацией трубопроводной арматуры объекта.
2. Отдельные прогрессивные технические решения, реализованные на газораспределительных станциях, могут быть успешно распространены на объекты газового хозяйства.
3. Для обеспечения информационной связи с интеллектуальными датчиками и периферийными устройствами требуется системная, скоординированная унификация технологий и протоколов взаимодействия.
4. В отношении импортных средств автоматизации и комплектующих изделий назрела необходимость проведения централизованного системного анализа с расстановкой приоритетов или предпочтений эксплуатирующих организаций при выборе поставщиков на долгосрочный период.

Таким образом, чтобы дальнейшее развитие систем управления и телеметрии в газовой промышленности не зашло в тупик, чтобы множащееся с каждым днем автоматизированное газовое оборудование могло без дополнительных затрат объединяться в единые комплексы, нужно уже сегодня сформулировать и довести до всех участников данного процесса основополагающие принципы, обеспечивающие как аппаратную, так и программную совместимость интеллектуальных устройств. Следуя этим принципам, любой разработчик и производитель будет вынужден поставлять на рынок изделия, безусловно встраиваемые в единую систему. Это позволит качественно изменить конкурентные отношения, оздоровить рынок автоматизированного газового оборудования и направить деятельность мелких предпринимателей, специализирующихся на производстве и поставках данной продукции в нужном направлении.

Однако координировать процесс, начиная от обозначения и формулировки вышеуказанных принципов, должны грамотные и неравнодушные технические специалисты, понимающие суть проблемы и обладающие системным мышлением. К обсуждению принципиальных вопросов необходимо привлекать также специалистов (из разных организаций), а не менеджеров, заинтересованных больше в финансовой стороне и теряющих интерес к реальным проблемам, если они не подкреплены материально. Финансирование конкретных исполнителей работы должно быть адресным.

Предвосхищая заявления о том, что уже существует немало нормативных документов, в той или иной степени предполагающих системный подход к решению конкретных задач, нужно отметить заметное снижение качества нормативных документов, введенных в действие в последние 2-3 года. Популярные сегодня «актуализированные редакции» СНиПов зачастую содержат противоречивые формулировки, в связи с чем, пользователи предпочитают сверяться со старыми нормативами. К сожалению не лучше положение с техническими регламентами, и с национальными стандартами.

Возвращаясь к задачам модернизации газового хозяйства, следует упомянуть еще одну особенность нашего времени. В отсутствие координирующего начала, в специализированных научно-технических изданиях давно ведется нескончаемая дискуссия о достоинствах и недостатках SCADA-систем и всевозможных доморощенных программ-регистраторов. В то же время, наиболее «продвинутые» специалисты на местах пытаются самостоятельно решать проблемы сбора информации с объектов разного уровня, а другие терпеливо ждут указаний «сверху». Результат практически один и тот же – без комплексного подхода и скоординированных решений по данным направлениям, реального движения не происходит.

Думается, чтобы активизировать упомянутые процессы, нужно незамедлительно провести следующие мероприятия:

• создать рабочую группу технических специалистов для оперативной выработки Программы модернизации средств автоматизации и телеметрии газораспределительного оборудования, предусматривающей полную унификацию в части аппаратной, программной и коммуникационной совместимости автоматизированного газового оборудования;
• с учетом действующих в газовой промышленности нормативов, оперативно разработать технические требования к автоматизации газовых сетей и отдельных газорегуляторных пунктов ГРПБ, ГРПШ, ГРПУ (по аналогии с «Основными положениями по автоматизации ГРС», но с учетом современных тенденций в газовой промышленности);
• до конца текущего года организовать тематическое совещание по рассмотрению вышеобозначенных вопросов и наметить план конкретных мероприятий на следующий год с утверждением его в ОАО «Газпром газораспределение».

Газовая отрасль
Контроль загазованности осуществляется газоаналитической системой: датчики, световые табло и звуковые сирены, автоматический останов работающих насосных агрегатов, автоматическое включение вентсистемы