Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Zdroje ropy a zemního plynu se obecně nacházejí ve vzdálených a špatně přístupných oblastech. Pro přepravu ropy a zemního plynu z místa těžby do rafinerií a dalších míst pro zpracování a distribuci se zpravidla používá potrubí. Netěsnosti nebo sabotáže podél potrubí mohou mít mimořádně nebezpečné důsledky a způsobit velké škody.
Pro monitorování potrubí přepravujících vodu, odpadní vodu, ropu nebo zemní plyn je typických několik vlastností: monitorovací stanice jsou rozmístěny na rozsáhlém území a jsou podstatně odlišné od stanic pro monitorování tradičních výrobních linek, které se nacházejí na omezeném prostoru a pro propojení všech PLC, řídicích systémů a distribuovaných modulů I/O běžně používají průmyslové sériové sběrnice. Sledování potrubí vyžaduje k přenosu informací do centrálního pracoviště spolehlivé komunikační spojení na velkou vzdálenost.
Nevýhody tradičních systémů sběru dat pro sledování potrubních systémů
Nekompatibilita proprietárních protokolů
Donedávna byl jedinou alternativou k proprietárním protokolům, které svou nekompatibilitou způsobují potíže při změnách a rozšiřování systému i běžné údržbě, protokol DNP3 (Distributed Network Protocol). DNP3 je standardizovaný průmyslový protokol umožňující aktivní zasílání zpráv a zároveň zabezpečený proti zahlcení komunikace. Jeho nevýhodou je, že může běžet jen na velmi výkonných systémech a zařízení jej podporující mnohdy svou cenou překračují cenové limity pro danou úlohu. Z důvodu snížení nákladů tedy mnoho zákazníků preferuje použití PLC, které nepodporují DNP3, ale naproti tomu vyžadují od integrátorů systémů vytvoření proprietárních protokolů podporujících aktivní odesílání zpráv. V krátkodobém výhledu se tento postup může jevit jako výborné řešení, protože je levnější a jednodušší než PLC s DNP3, ale v dlouhodobém vyvolává závažné problémy s kompatibilitou, především proto, že proprietární protokol speciálně vyvinutý pro určitý systém SCADA nemůže spolupracovat s později doplněnými systémy s protokoly vytvořenými jinými integrátory.
Nestabilita bezdrátového spojení
Bezdrátová komunikace není pro tradiční pasivní dotazování dostatečně stabilní a šířka pásma není dostatečná. Ztráta komunikace může vést k trvalé ztrátě dat, která může být kritická. Řešením, které zabrání ztrátě dat, je umístit v jednotlivých oblastech datové záznamníky. Záznamníky spolupracují s PLC a bezdrátovými modemy pro sítě mobilních telefonů. Provoz a údržba těchto tří zařízení ale mohou být poměrně komplikované a náročné.
Selhání systému sběru dat
Dalším zdrojem poruch systémů pro sběr dat je připojení externích modemů. Modemy jsou k PLC připojeny prostřednictvím sériového portu. Není-li tento port dostatečně chráněn, je velmi citlivý na elektrické přepětí. Ztráta spojení s modemem může způsobit selhání systému sběru dat. V praxi programátoři PLC naprogramují alespoň jednou denně restart modemu, aby zajistili aktivní komunikaci. Nicméně toto řešení vylučuje sběr dat v reálném čase.
Požadavky na systémy pro sledování potrubních systémů
Řízení systémů pro potrubní dopravu ropy a plynu vyžadují spolehlivý komunikační systém umožňující trvalé a nepřetržité monitorování tlaků a průtoků v potrubí. Tyto informace musí být efektivně předávány do centrálního systému SCADA. Pro připojení provozních přístrojů se používá rozsáhlá síť optických kabelů umístěných paralelně s potrubím.
Monitorovací systémy využívají přístroje rozmístěné podél potrubí, které umožňují sledovat korozi a detekovat poškození potrubí cizí osobou, úniky nebo tepelné anomálie. K zajištění těchto funkcí je nutné realizovat:
– sběr dat v reálném čase na rozsáhlém území,
– bezdrátovou komunikační síť mezi připojenými přístroji,
– komunikační síť s velkou šířkou pásma pro přenos videosnímků v reálném čase na velké vzdálenosti.
Použitá zařízení musí splňovat bezpečnostní standardy, musí mít velký rozsah provozních teplot a musí být schválena pro prostředí s nebezpečím výbuchu.
Produkty Moxa pro spolehlivé a cenově efektivní sledování potrubních systémů
Úspěchy a bohaté zkušenosti se spolehlivými řídicími systémy založenými na ethernetové komunikaci pomohly společnosti Moxa stát se jedničkou v oboru distribuovaných systémů pro sběr dat využívajících standard OPC. Tradiční standard OPC byl mnoho let využíván k zajištění spolupráce mezi ethernetovými zařízeními pro sběr dat a systémy SCADA, nicméně existuje několik omezujících faktorů, které hodně integrátorů systémů od použití OPC odrazuje. Nové aktivní OPC servery s „push“ architekturou některá z těchto omezení odstraňují.
OPC je v podstatě tzv. middleware, který poskytuje služby mezi softwarem SCADA a hardwarovými zařízeními. Je to otevřený standard – výrobci hardwaru nemusí podporovat různé protokoly pro SCADA a koncový uživatel může použít jakýkoliv software s OPC klientem.
Moxa nabízí se svými produkty řady ioLogik jako freeware aktivní OPC server, který na rozdíl od tradičního pasivního dotazování využívá zasílání zpráv a alarmů na základě událostí nebo v přednastavených časech. Aktivní OPC server, používající velmi podobný princip jako DNP3 (obr. 1), lze jednoduše začlenit do libovolného monitorovacího systému. Těžkopádné a zdlouhavé vytváření a konfigurování proměnných eliminuje funkce pro jejich automatické generování: k vytvoření všech proměnných aktivně aktualizovaných v centrální monitorovací stanici stačí několik kliknutí. Na rozdíl od DNP3 může aktivní OPC server pracovat s privátními dynamicky přidělovanými IP adresami a může prostřednictvím systému SCADA získávat nebo měnit stavy I/O ve vzdálených stanicích.
Další součástí nabídky firmy Moxa pro sledování potrubních systémů jsou jednotky RTU řady ioLogik W5300, komunikující prostřednictvím sítí mobilních telefonů. Obsahují záznamník dat, mobilní směrovač (router) a logické funkce pro lokální řízení. Šetří tak peníze a prostor, ale také usnadňují údržbu a řešení případných problémů.
Dodavatelem aktivního OPC serveru a jednotek RTU od firmy Moxa, stejně jako dalších zařízení pro průmyslovou komunikaci od této firmy, je společnost ELVAC IPC. Podrobnější informace je také možné získat na internetových stránkách www.moxa.cz.
(ELVAC IPC, s. r. o.)
Obr. 1. Schéma systému pro správu rozsáhlých potrubních systémů s aktivním OPC serverem