Системы управления на базе ПЛК выходят в море

Современные средства автоматизации и управления используются для увеличения эффективности работы кораблей снабжения нефтяных платформ.

Ураганы Катрин и Рита в 2005 году нарушили течение жизни в штатах мексиканского залива и повлияли на добычу газа и нефти по всей стране. Секретарь США по внутренним делам (министр внутренних дел) Гэйл Нортон (Gail Norton) сообщил: "Из 4000 платформ, которыми управляет MMS (Minerals Management Service — служба управления минеральными ресурсами) 3050 попали в зону действия ураганов Катрин и Рита”.Уязвимость морской добычи газа и нефти пугающе очевидна. Даже в нормальных условиях для надежной поставки газа и нефти приходится решать множество проблем. На морские буровые станции постоянно требуется завозить людей, оборудование, еду и другие материалы для нормального функционирования и поддержки производства.

Суда морских перевозок, сопровождения платформ и буксиры поддержки с возможностью установки полупогружной платформы обслуживают производство, доставляя персонал и все необходимое для десятков служащих, а также поддерживают постоянную доставку необходимых для бурения расходных материалов. Эти корабли, как и любое наземное предприятие, зависят от средств связи и систем управления на базе взаимосвязанного оборудования, программируемых логических контроллеров (PLC) и средств связи по Ethernet. Фактически это передвижные промышленные объекты, и для них необходимы аналогичное оборудование и средства управления.

Морские суда снабжения должны быть универсальными для перевозки разнообразных грузов и удовлетворения потребностей предприятия. Компания Candies Shipbuilders управляет парком таких судов, в которые входят и суда производства Bender.

Совершая регулярные рейсы, эти суда снабжения обеспечивают всем: от пищи и воды до горючих и смазочных материалов. Нарушение поставок может снизить дневное производство газа и нефти, что повлечет огромные убытки, и поставить под угрозу нормальное существование или даже жизнь персонала платформ, некоторые из которых находятся в сотнях километров от берега. Обслуживающие суда — это основное связующее звено с цивилизацией, и они не должны прекращать работу в широком диапазоне погодных условий и внешних обстоятельствах.

Судостроительная компания Bender Shipbuilding

Одним из основных производителей обслуживающих и других судов для нефтяной и газовой промышленности является судостроительная компания Bender Shipbuilding, г. Мобил, Алабама (Mobile, AL). Более 75 лет Bender Shipbuilding лидирует в производстве и обслуживании судов на всем центральном побережье мексиканского залива. Благодаря многочисленным верфям компании и наличию выхода в море шириной более двух километров, сухие доки компании могут обслуживать суда с суммарным водоизмещением более 24 000 тонн. Кроме обслуживающих компания производит и другие типы судов: для ловли крабов и креветок, буксиры и пассажирские. Более 800 судов производства этой компании работают по всему миру.

Хотя каждый производитель обслуживающих судов стремится выделить свою продукцию и добиться уникальных преимуществ в конструкции, для большинства из них основными критериями остаются безопасность, эффективность работы и стоимость. Для создания максимально выгодного и производительного судна компании Bender Shipbuilding потребовалась централизованная, экономически выгодная система управления морским транспортом. Другими словами, компании требуется система, способная снизить затраты на разработку и поддержку судов, увеличить эффективность и обеспечить значительную экономию при установке и испытаниях в море. Система управления должна помочь обеспечить выполнение плана, профицит бюджета и высокий уровень обслуживания.

Bender Shipbuilding начала сотрудничать с Prism Systems — компанией, системным интегратором и разработчиком, также расположенной в г. Мобил. Компания Prism поставляет средства управления бортовыми системами и силовыми установками для прибрежных судов в различных странах. Благодаря опыту разработки двигателей, систем управления и интерфейсов, Prism Systems успешно разработала модульную архитектуру на базе программируемых логических контроллеров для удовлетворения требований Bender Shipbuilding в настоящее время и с запасом на будущее.

"Компания Bender Shipbuilding заказала у нас настраиваемую экономичную систему с определенными техническими параметрами и возможностью улучшения, подходящую для одной из наших платформ", — сказал Крис Криммел (Chris Grimm ell), руководитель проекта в Prism Systems. Добавив в систему управления судами (Vessel Management System — VMS), разработанную в Prism Systems, возможность адаптации к определенным требованиям судна, компании Prism Systems удалось не только добиться экономичности и эффективности управления судами в соответствии с требованиями Bender, но и обеспечить возможность адаптации. Это дает возможность комплектовать и усовершенствовать новые суда быстро и с минимальными затратами.

Поддержка сети

В стандартный комплект поставки VMS входит поддержка большинства управляющих сетевых технологий, и инженеры Prism Systems могут включить поддержку практически любых приборов с последовательным или сетевым интерфейсом. В результате разработчики легко добавили поддержку и технологии приборов судов в архитектуру управления. Благодаря эффективному взаимодействию старых и новых компонентов, пользователи смогли адаптировать систему к более сложным управляющим приборам VMS. «Большинство пользователей хотят сохранить совместимость с используемыми приборами, поэтому наша основная цель — создание эффективного интерфейса», — объясняет Кейт Джонс (Keith Jones), президент Prism Systems.

Система VMS осуществляет всестороннее управление судами. Ее функциональность охватывает множество областей: сигнализацию, управление питанием, контроль клапанов, насосов и уровня в резервуарах. Система основана на PLC Siemens с избыточными возможностями для увеличения надежности и отказоустойчивости. Насыщенный пользовательский интерфейс упрощает управление и обучение операторов. Все PLC связаны по Ethernet между собой и серверами в сеть с повышенным запасом надежности, чтобы гарантировать своевременное поступление критической информации. Также все PLC и оборудование операторов снабжены бесперебойными источниками питания для повышения отказоустойчивости системы.

Места операторов оборудованы в нескольких помещениях корабля: ходовой рубке, машинном отделении, в каютах капитана и инженера. Благодаря простоте доступа к информации о состоянии оборудования судна, члены команды могут контролировать ее по всему судну. Операторы ведут наблюдение за различными клапанами и датчиками, связанными с перевозимым грузом и реагируют на сообщения о неполадках из различных помещений судна. Такой подход позволяет не только снизить риск опасных ситуаций, но и избежать лишней нервозности, что очень важно для сохранения эффективности и безопасности работы оборудования и персонала.

Благодаря расположенным по всему судну точкам ввода информации (HMI), система управления судном (VMS) позволяет получить информацию об оперативном управлении и состоянии груза.

Надежность и приспособляемость, низкая себестоимость — это ключевые моменты, на которые обращают внимание пользователи обслуживающих судов. Система VMS предоставляет большие возможности для обновления, одновременно поддерживает имеющееся оборудование и функции. Это особенно важно для больших кораблей. Prism Systems выбрала избыточную распределенную архитектуру ввода/вывода на основе Profibus, чтобы добавить функциональность в существующую систему и позволить инженерам легко ее расширять.

Управляющий инженер Prism Systems Рон Найт (Ron Knight) объясняет достоинства этой архитектуры: «В системе VMS меньше проводов, которые нужно протянуть в управляющий центр, благодаря этому система получается более устойчивой, ее можно установить с меньшими затратами, и она обеспечивает простой доступ для осмотра и починки». Управление и контроль входными и выходными данными в VMS осуществляется по стандартной промышленной сети (в основном Profibus и AS-i), благодаря этому можно просто осуществить ее взаимодействие с существующими системами, а персонал быстро учится и привыкает к новому управлению. На самом деле VMS поддерживает множество дополнительных протоколов для органичного подключения наблюдательного оборудования по Modbus, RS-232, RS-485, etc.

В комплект VMS для обслуживающих судов Bender Shipbuilding входит сигнализация, сбор данных и интегрированная система управления. Все элементы доступны через центральные управляющие консоли. Система сигнализации ведет наблюдение за многочисленными компонентами: дизельными генераторами, силовой установкой, носовым подруливающим устройством, днищем и уровнем в резервуарах. Все сообщения об ошибках передаются на все рабочие станции VMS по всему судну и по Profibus на систему сигнализации и процессоры управления питанием, что обеспечивает своевременную и эффективную реакцию операторов.

Встроенная управляющая система контролирует электропитание и взаимодействие с динамическим позиционированием. Система сбора данных параллельно с аварийной сигнализацией ведет мониторинг уровня в резервуарах для анализа стабильности судна. VMS постоянно контролирует эти критические параметры, что позволяет оперативно реагировать на динамику судна и потенциально опасные ситуации на борту.

«Когда судно недалеко от платформы и любой сильный порыв ветра или волн может бросить корабль на платформу, команде требуется возможность централизованно контролировать все подсистемы, им необходима система, обеспечивающая быструю реакцию на любые непредвиденные обстоятельства», — говорит Гриммел. Интерфейс Prism наблюдает за новыми и первоочередными компонентами системы.

Новая система управления судном VMS в компании Bender Shipbuilding позволила снизить стоимость эксплуатации, увеличила эффективность работы судов, обладает повышенной адаптацией, простотой освоения при производстве и поддержке морских судов. Таким образом, операторы судна могут обучаться и совершенствоваться, в то время как системы судна остаются прежними с незначительными обновлениями.