Oprogramowanie do sterowania procesem mieszania ułatwia rozwój potencjału produkcyjnego w PKN Orlen

PKN Orlen, jedna z największych rafinerii w Europie, dokonała modernizacji systemu sterowania w celu zwiększenia produkcji etylenu o 83% oraz produkcji propylenu o 142%, co pozwala firmie na produkcję 4 milionów ton benzyny rocznie.

Powstała w roku 1999, w wyniku połączenia Petrochemii Płock SA z Centralą Produktów Naftowych SA, firma PKN Orlen zajmuje obecnie pozycję największego dystrybutora paliw w Europie Środkowej oraz największej rafinerii ropy naftowej w Polsce.

Firma jest właścicielem 1900 stacji benzynowych w Polsce oraz 500 w północnych Niemczech. Inne produkty wytwarzane przez PKN Orlen to: olej napędowy, masy plastyczne oraz chemikalia ropopochodne. Wraz ze wzrostem udziału w rynku i zwiększonymi wymogami produkcyjnymi wynikającymi z łączenia się z innymi firmami PKN Orlen rozpoczął poszukiwania sposobu na zwiększenie produkcji etylenu z 360 tys. do 660 tys. ton (metrycznych) rocznie oraz propylenu z 130 tys. do 315 tys. ton rocznie, jak również na szybsze przezbrajanie procesów produkcyjnych pomiędzy poszczególnymi produktami.

 

Waldemar Nagórko, dyrektor do spraw automatyki w PKN Orlen.

 – Na platformie całej firmy mogliśmy przyjąć 20 milionów ropy naftowej rocznie, ale nie byliśmy w stanie aż tyle przetworzyć – mówi Waldemar Nagórko, dyrektor do spraw automatyki w PKN Orlen. – Musieliśmy zwiększyć potencjał produkcyjny naszych zakładów do poziomu, przy którym bylibyśmy w stanie przetworzyć wszystko, co możemy przedestylować.

Firma zaproponowała ABB Process Industries GmbH z Mannheim w Niemczech modernizację systemu, która pozwoliłaby zwiększyć wielkość produkcji i skrócić czas dostarczania produktów na rynek. Dział ABB z Houston w stanie Texas przygotował odpowiednie oprogramowanie.

W ramach podpisanej umowy zlecono ABB modernizację należącego do PKN Orlen 21-letniego zakładu w Płocku, będącego zintegrowaną rafinerią i kompleksem petrochemicznym. Zakład jest uważany za jeden z 10 najbardziej nowoczesnych i wydajnych w Europie. Pierwszy projekt przedsięwzięcia firma ABB sporządziła w biurach w Niemczech, następnie połączone siły inżynierów ABB oraz polskich firm podwykonawczych zajęły się jego wdrożeniem. PKN Orlen zażyczyła sobie, aby jej inżynierowie i operatorzy byli w stanie sami programować i obsługiwać system bez potrzeby konsultowania się z dostawcą. Instalacja miała zostać wykonana w możliwie najkrótszym czasie, przy minimalnych stratach produkcyjnych.

 


Płock — zintegrowana rafineria i zakład petrochemiczny PKN Orlen.

 

Kontrakt o wartości 165 milionów USD miał być zrealizowany pod koniec roku 2004. Firma ABB zakończyła pracę na kilka miesięcy przed wyznaczoną datą, a zakład został zamknięty zaledwie na dwa tygodnie.

Systemy rozproszonego sterowania i optymalizacji w mieszalni w Płocku zostały oparte na istniejącej technologii ABB (Lummus).

 

Ewolucja

– Przejście od tradycyjnego systemu sterowania do bardzo nowoczesnego to dobry przykład kolejnego etapu ewolucji naszej firmy – twierdzi Waldemar Nagórko. – Pierwszy komputerowy system sterowania rozproszonego wprowadziliśmy zaledwie 10 lat temu. Wcześniej opieraliśmy się na sterowaniu pneumatycznym oraz kilku pomiarach elektronicznych. Zaczęliśmy od jednowęzłowego Rozproszonego Systemu Sterowania – ABB MOD300, który sterował produkcją paliwa do silników odrzutowych oraz produkcją alkoholu.

– Osiem lat temu w naszych mieszalniach wdrożono system jednowęzłowy. Nowe zapotrzebowania rynkowe, bardziej rygorystyczne specyfikacje produktów oraz potrzeba bardziej elastycznego wykorzystywania komponentów doprowadziły nas do konieczności zmodyfikowania i zwiększenia liczby linii komponentów oraz do sterowania większą liczbą parametrów produktów. Mogę podać wiele przykładów z działalności firmy, gdy rozpoczynaliśmy od jednego węzła zajmującego się tylko wyważaniem i innymi rodzajami pomiarów obowiązkowych, który następnie został rozbudowany do wielkiego systemu sterowania generującego lepszy produkt przy wyższym poziomie produktywności.

 

Produkt firmy ABB — Advanced Blend Control — umożliwia PKN Orlen przyznawanie nieograniczonejliczbie użytkowników praw dostępu na różnych poziomach.

 

W roku 1998 firma zdecydowała się rozszerzyć swoją działalność i produkować całą gamę gatunków benzyny, wdrożyła więc pierwszy system sterowania i optymalizacji. Produkowane przez ABB przemysłowe sterowniki SC oparte na mikroprocesorach oraz stacje Advant – komputery pracujące z systemem operacyjnym Unix, wykonujące sterujące procesem oprogramowanie operatorskie, które mogą łączyć się z narzędziami inżynieryjnymi, archiwizacyjnymi oraz narzędziami do analizy danych – zostały dodane do istniejącego pojedynczego węzła multibus. Dzięki Stacjom Zarządzania Informacjami Advant (Advant Information Management Station – IMS) wykonywano optymalizacje oraz planowanie zarówno bezpośrednio na pracujących liniach (online), jak i podczas postoju (offline). Analizator bliskiej podczerwieni wykonywał pomiary właściwości produktów i składników różnego rodzaju benzyn w trybie online, przesyłając informacje zwrotne do optymalizatora, co pozwalało na wprowadzanie do procesu działań korekcyjnych, odpowiednio do potrzeb.

– W obrębie firmy korzystamy z trzech dostawców DCS – mówi pan Nagórko. – ABB oferuje prostą ścieżkę migracji do swoich nowych produktów oraz rozszerzenia tych systemów. Nawet przejście na kolejny etap systemu nie wymaga wymiany sprzętu, by wykorzystywać najnowsze oprogramowanie. Nie wszystkie produkty zapewniają aż taki poziom kompatybilności.

 

 

Produkcyjny kompleks petrochemiczny PKN Orlen w Płocku jest jednym z najbardziej zaawansowanych zakładów tego typu w Europie; całkowita potencjalna wydajność zakładu wynosi 17,8 mln ton.

Aby spełnić wymagania PKN Orlen ABB zasugerowało zastosowanie w zakładach w Płocku produktu o nazwie Zaawansowane Sterowanie Mieszaniem (Advanced Blend Control ABC). Do systemu dodano serwer OPC, który stanowił interfejs z serwerem ABC wykonującym oprogramowanie do optymalizacji i planowania. Pakiet programowy ABC został połączony interfejsem z otwartą architekturą systemu sterowania ABB – Advant online control system – poprzez zastosowanie programu MOD300.

– Zatrudnieni w Orlenie inżynierowie opracowali całe oprogramowanie użytkowe w pochodzącym od zewnętrznego (trzeciego) dostawcy systemie przetwarzania rozproszonego (DCS) o nazwie Ratio Blend Control. ABB przygotowało bazę danych ABC i skonfigurowało system – mówi Waldemar Nagórko. – Przeszkoliliśmy naszych ludzi w zakresie obsługi serwera ABC tak, abyśmy mogli sami wykonywać dalsze modyfikacje, np. dodawanie zbiorników, komponentów, klas produktów oraz ustawień poszczególnych linii we własnym zakresie, bez pomocy dostawcy.

ABC ma otwartą architekturę (opartą na bazie danych Oracle), co pozwala na manipulowanie komponentami oraz zbiornikami z produktami, opierając się na zdefiniowanych kryteriach, oraz zapewnia nieograniczony dostęp uprzywilejowanym użytkownikom. Otwarta architektura systemu umożliwia również łączenie go z innymi systemami przedsiębiorstwa, np. służącymi do zarządzania informacjami laboratoryjnymi czy informacjami o zbiornikach, w celu zbierania i analizowania danych, jak również ze strategicznymi i operacyjnymi systemami informatycznymi zakładu. – Możemy przepuszczać dane projektowe bezpośrednio do baz danych systemów, stopniowo redukując liczbę możliwych błędów – mówi W. Nagórko.

Obecnie kierownicy zakładu mogą akceptować, modyfikować, tworzyć i optymalizować receptury z poziomu sterowni, podczas nocnej zmiany, świąt, a nawet zdalnie. Mogą dostosowywać warunki procesowe do bieżącego statusu produkcyjnego zakładu, kompensując zakłócenia, rozwiązując problemy czy reagując na niespodziewane zmiany komponentów.

 


Stacja paliw PKN Orlen — jedna z 2400 z całej Polski i Niemiec.

 

Personel PKN Orlen – łącznie z technikami pracującymi w laboratoriach, inżynierami procesu, dyrektorami zakładu oraz inżynierami zajmującymi się planowaniem operacyjnym – rutynowo zgłębia możliwości Advanced Blend Control. Dla operatorów sterowni program stanowi okno do konsoli DCS. Chociaż dostęp do informacji można uzyskać z dowolnego miejsca, administratorzy przyznają użytkownikom różne prawa dostępu i przywileje, aby zapewnić bezpieczeństwo systemu. Ponadto operator sterowni musi potwierdzić każdą komendę przychodzącą z ABC do cyfrowego systemu sterowania. Ze względów bezpieczeństwa, jeśli operator nie zareaguje w określonym przedziale czasowym, program DCS podejmie najbardziej optymalną decyzję (ustaloną wstępnie), by zapewnić bezpieczeństwo procesu.

 

Rezultaty

Możliwości mieszalni PKN Orlen w Płocku zostały zwiększone i dostosowane do przerobu 4 milionów ton benzyny rocznie, a rezultat ten został zrealizowany poprzez modernizację systemu sterowania. Oprócz tego osiągnięto optymalizację kosztów, niezawodną kontrolę i prognozowanie właściwości produktów, redukcję kosztów produkcyjnych oraz prawie całkowitą rezygnację z ponownego mieszania.

Ponadto operatorzy oraz inżynierowie PKN Orlen uzyskali dostęp do informacji o procesie mieszania, mogą teraz monitorować jego przebieg, wprowadzać korekty czy udoskonalenia. System pozwala na wprowadzanie modyfikacji i rozbudowę. Na przykład, aby umożliwić stosowanie komponentów pochodzących bezpośrednio z zakładów produkcyjnych, a nie ze zbiorników magazynowych, firma zainstaluje system analizowania mierzący właściwości bezpośrednio na liniach produktów i komponentów. Oprogramowanie DCS i ABC można w takiej sytuacji tak zaadaptować, aby informacje służyły bezpośrednio do korygowania receptur produktów na liniach w czasie rzeczywistym. Technologia ABC do sterowania przemysłowymi produktami wsadowymi pozwala PKN Orlen sprzedawać produkty wykonane dokładnie według specyfikacji, przy zredukowanej lub całkowicie wyeliminowanej potrzebie ponownego mieszania, co obniża koszty produkcji.

Według pana Nagórko PKN Orlen dopiero rozpoczęła wprowadzanie produktów z zakresu przemysłowych technik informatycznych do wykonywania w sieci analiz, sterowania oraz sterowania ze sprzężeniem zwrotnym. Teraz, kiedy wszystkie systemy sterowania są podłączone do struktury informatycznej firmy, możliwe będzie przekazywanie przez sieć informacji z hal produkcyjnych do systemów zarządzania przedsiębiorstwem, co ułatwi taktyczne i strategiczne planowanie działalności firmy, jak również optymalizację produkcji.