Zdroje ropy a zemního plynu se obecně nacházejí ve vzdálených špatně přístupných oblastech, jako jsou pouště, nebo moře. Z tohoto důvodu se pro přepravu ropy a zemního plynu z místa těžby do rafinérií a dalších míst pro zpracování a distribuci používá potrubí. Netěsnosti nebo sabotáže podél potrubí mohou být nákladné a extrémně nebezpečné.
Pro monitoring potrubí přepravujících vodu, odpadní vodu, ropu nebo zemní plyn je typických několik vlastností: monitorovací stanice jsou rozprostřeny na rozsáhlém území a jsou podstatně odlišné od monitorování tradičních výrobních linek, které se nacházejí v omezených prostorech a běžně používají průmyslové sériové sběrnice pro propojení všech PLC řídicích systémů a vzdálených I/O zařízení.
Pro tradiční systémy je použití sériové komunikace a dotazovacích protokolů často dostačující, neboť vzdálenost mezi I/O body a počet I/O bodů jsou omezené. Na druhou stranu sledování potrubí vyžaduje rozsáhlé a spolehlivé komunikační spojení k přenosů I/O informací do centrálního pracoviště, neboť pokrývá rozsáhlé oblasti.
Nevýhody tradičních DAQ (Data Aquisition) systémů pro monitorování potrubí
Nekompatibilita proprietárních protokolů
Donedávna byl DNP3.0 jedinou alternativou k proprietárním protokolům vytvořeným systémovými integrátory, které obvykle způsobují potíže v důsledku nekompatibility při integraci systému. DNP3.0 je standardní průmyslový protokol umožňující aktivní zasílání správ a zároveň zabezpečený proti zahlcení. Nevýhodou je, že DNP může běžet jen na velmi výkonných systémech a zařízení podporující DNP jako například PLC svou cenou překračují možnosti aplikací. To je důvodem, proč je DNP často nepoužitelný v reálných aplikacích.
Za účelem snížení nákladů preferuje mnoho zákazníků použití PLC, které nepodporují DNP a pak vyžadují od systémových integrátorů vytvoření proprietárních protokolů podporujících aktivní odesílání zpráv. V krátkodobém horizontu se to může jevit jako výborné řešení, protože je levnější a jednodušší, ale v dlouhodobém horizontu tato strategie vyvolává závažné a nákladné problémy s kompatibilitou. Hlavním důvodem je to, že proprietární protokoly vyvinuté speciálně pro konkrétní SCADA systém nemůže spolupracovat s později doplněnými systémy vytvořenými jinými systémovými integrátory.
Nestabilita bezdrátového spojení
Bezdrátová komunikace není dostatečně stabilní pro tradiční pasivní dotazování. Ztráta komunikace může vést k trvalé ztrátě dat, která se může projevit jako kritická. Pokud je potřeba tento problém vyřešit, bude nutné při návrhu systému umístit mnoho datových záznamníků v jednotlivých oblastech, aby se zabránilo ztrátě dat. Záznamníky spolupracují s PLC a bezdrátovými modemy pro mobilní sítě za ůčelem přenosu dat a protokolování. Zachování těchto tří zařízení může být poměrně komplikované a náročné.
Selhání DAQ systému
Externě připojené modemy jsou dalším zdrojem poruch systémů pro sběr dat (DAQ). Modemy jsou připojeny k PLC přes sériový port který, pokud není dostatečně chráněn, bude velmi citlivý na elektrické přepětí. Nedostupnost bezdrátového modemu může způsobit selhání DAQ systému. V praxi programátoři PLC naprogramují alespoň jednou denně restart modemu, aby zajistili, že komunikace bude aktivní. Nicméně, toto řešení vylučuje dosažení real-time sběru dat.
Požadavky na moderní systémy pro monitorování potrubí
Vzhledem k jejich povaze a náročným podmínkám, kterým musí odolávat, vyžadují potrubní monitorovací systémy spolehlivou komunikaci umožňující trvalé a nepřetržité monitorování tlaků v potrubí a informací o průtocích. Tyto informace musí být efektivně předávány do centrálního SCADA systému.
Potrubní monitorovací systémy vyžadují rozsáhlou síť pro připojení provozních přístrojů přes optický kabel, který je umístěný paralelně s potrubím. Tyto přístroje slouží ke sledování koroze, případného poškození cizí osobou, potencionálních úniků nebo tepelných anomálií. Pro tyto účely je nutný:
- Sběr dat v reálném čase na rozsáhlém území
- Bezdrátová komunikace
- Velká šířka pásma pro přenos videa v reálném čase a monitorování stavů na velké vzdálenosti
- Průmyslová zařízení splňující bezpečnostní standardy s velkým rozsahem provozních teplot pro vytvoření spolehlivé sítě mnohdy pracující i v nebezpečných prostředích
Výzvy pro moderní systémy pro monitorování potrubí
Moderní potrubní sledovací systémy musí být velmi spolehlivé a schopné zajistit propojení mezi řídicím procesem a SCADA systémem. Dvě hlavní překážky jsou:
Omezení bezdrátového připojení
Na první pohled se bezdrátová komunikace zdá být ideální pro monitorování distribuovaných systémů rozprostřených na široké oblasti. Nicméně, bezdrátová komunikace obvyklé používá tradiční pasivní dotazovací protokoly, které mohou představovat vážný problém, protože zabírají velkou šířku pásma.
Nekompatibilita systému způsobená mnoha proprietárními protokoly
Pro splnění požadavku na aktivní zasílání zpráv v reálném čase vytváří mnoho systémových integrátorů vlastní proprietární protokoly, které jsou obvykle příčinou systémových nekompatibilit a mimořádně obtížné, ne-li nemožné integrace.
Vyberte si produkty Moxa pro spolehlivé a cenově efektivní řešení sledování potrubí
Historické úspěchy a bohaté zkušenosti se spolehlivými pokročilými systémy pro automatizaci založenou na ethernetové komunikaci, pomohly společnosti Moxa stát se jedničkou v vzdálených řešeních pro sběr dat využívajících OPC rozhraní. Tyto řešení nejen redukují náklady na správu, ale také umožňují kompletní síťovou automatizaci.
Při monitorování potrubí se často používají SCADA systémy k video dohledu v reálném čase, automatickému sledování a řízení kapacit a vzdálené monitorovací aplikace bývají rozšířené o vizuální správu. Tradiční OPC rozhraní sloužilo mnoho let k zajištění spolupráce mezi ethernetovými zařízeními pro sběr dat a SCADA systémy, nicméně existuje několik omezujících faktorů, které mnoho systémových integrátorů od použití OPC odrazuje. Nové aktivní OPC servery s „push“ architekturou učinily OPC technologii životaschopnějším řešením pro předávání dat po ethernetu do SCADA aplikací.
OPC je v podstatě takzvaný middleware, který poskytuje služby mezi SCADA softwarem a hardwarovými zařízeními. OPC je otevřený standard, což znamená nižší náklady pro výrobce a více možností pro koncové uživatele. Výrobci hardwaru nemusí podporovat různé SCADA standardy a koncový uživatel může použít jakýkoli software s OPC klientem.
Co Moxa nabízí
Moxa nabízí aktivní OPC server, který je freewarem a je dodáván s produkty ioLogik. Na rozdíl od tradiční dotazovací architektury používá aktivní OPC server Moxa technologii pro aktivní zasílání zpráv a alarmů na základě událostí nebo v přednastavených časech. Aktivní OPC server je jednoduše integrovatelný a používá velmi podobný princip jako DNP3.0. Funkce pro automatické generování tagů eliminuje těžkopádné a zdlouhavé vytváření a konfigurování tagů. U aktivního OPC serveru není nutné programování a pro vytvoření všech tagů aktivně aktualizovaných v centrální monitorovací stanici stačí několik kliknutí.
Na rozdíl od DNP3.0 může aktivní OPC server pracovat s privátními dynamickými IP adresami. I když mají vzdálená zařízení soukromé nebo dynamické IP adresy, může aktivní OPC server získávat nebo měnit stavy I/O ve vzdálených stanicích přes SCADA systém.
Další nabídkou Moxy pro kompletní monitoring potrubí jsou RTU řady ioLogik W5300 komunikující přes mobilní telefonní sítě. Ty integrují záznamník dat, mobilní router a PLC do jediného systému. Toto řešení nejen šetří peníze a prostor, ale také umožňuje snadnou údržbu a řešení případných problémů.
Poptávka po spolehlivých a cenově efektivních řešeních roste. Moxa trvale pokračuje ve vývoji inovativních a pokročilých řešení pro automatizaci s důrazem na efektivutu nákladů, časovou nenáročnost a snadné nasazení.
Pro více informací navštivte tématické stránky o distribuovaných automatizačních systémech:
http://www.moxa.com/event/net/2009/iologik_w5312/index.htm
|
