|
|
Schematy oparte na grafach przepływowych (P&ID) to format stosowany przez technologów do odwzorowania procesów w stadium projektowania ciągów technologicznych. Oferują jednak ograniczoną ilość informacji o funkcjonalności i działaniu elementów i linii technologicznych, dlatego ich wartość dokumentacyjna jest ograniczona.
Celem inżyniera automatyka jest zaprojektowanie systemu sterującego, który spełnia wymagania funkcjonalności procesu, wymagania wynikające z ogólnych zasad filozofii operacyjnej oraz filozofii regulacji i sterowania, jak również dotyczące ludzkich zasobów firmy użytkownika. Bez posiadania właściwej dokumentacji funkcji zbierania danych, ich przetwarzania i wizualizacji oraz regulacji i sterowania dokonanie właściwej oceny efektywności działania zakładu jest dla projektanta trudnym zadaniem. Problemy występujące w obrębie różnych systemów często trudno zidentyfikować podczas pracy systemu, w najgorszym wypadku może to doprowadzić do konieczności wprowadzania znacznych modyfikacji na późniejszych etapach realizacji projektu.
Wymagania w stosunku do funkcji (procedur) logicznych i matematycznych niezbędnych do zapewnienia właściwej funkcjonalności wdrażanego systemu automatyki, kierowane do dostawców sprzętu i oprogramowania dla rozproszonych systemów (distributed control system ? DCS), są zazwyczaj precyzyjne, ale w wielu przypadkach chodzi o rozwiązania opatentowane. Dogłębna znajomość systemu jest niezbędna do zrozumienia zarówno funkcji realizowanych przez poszczególne elementy systemu rozproszonego, jak i wzajemnych połączeń i zależności zachodzących między nimi. Nie ma jednak żadnego intuicyjnego łącznika pomiędzy systemem sterowania a przebiegiem automatyzowanego procesu technologicznego.
Ze względu na brak ogniwa łączącego funkcje wdrażane w DCS z symbolami funkcji zawartymi w schemacie technicznym automatyzacji (Process and Instrumentation Diagram ? P&ID), dotyczącymi przebiegu procesu, projektant zajmujący się tworzeniem systemu automatyki ma ograniczoną zdolność sprawdzenia, czy wszystkie aspekty procesu zostały właściwie uwzględnione we wdrożeniu systemu sterowania.
Próbą uzupełnienia brakującego ogniwa jest podejście oparte na schemacie układu automatyki obiektu ? SCD (system control diagram ? SCD). Poza nowym schematem (SCD) potrzebna jest jeszcze ściślejsza współpraca z dostawcą sprzętu i oprogramowania, a także przyjęcie metody niezależnej strukturyzacji zadania [to połączenie autor nazywa ?koncepcją SCD? ? przyp. tłumacza].
Przetwornik poziomu jest podłączony do szablonu MA (LT040239) znajdującego się w regulatorze C18. Sygna o wysokim poziomie (BXH) załącza szablon pompy SBE (PA0001A39) z uwzględnieniem priorytetu rozruchowego 1 (XP1H). Sygnał o niskim poziomie (BXL) zatrzymuje pompę (XP1L). Sygnał sterujący do centrum sterowania silnikiem elektrycznym (MCC): start (YH) i stop (YL). Oprócz normalnego sterowania istnieje pomiar poziomu bezpieczeństwa realizowany przez szablon MA (LST040139) znajdujący się w regulatorze P21, gdzie alarm niski (ALL) jest podłączony do pojedynczego bloku sterowania binarnego (SB). Sygnał wyjoeciowy jest podłączony bezpooerednio do MCC, ale również do modułu (S) służącego do blokowania szablonu SBE w trybie ręcznym w przypadku niskiego poziomu sygnału do silnika (LSL)
Koncepcja SCD
Oparta na rdzeniu, czyli schemacie technicznym automatyzacji procesu (P&ID), koncepcja SCD usuwa wszystkie informacje, które nie są potrzebne do zaprojektowania schematu układu automatyki obiektu. SCD skupia się na przedstawieniu układu automatyki, istniejących w nim zależności funkcjonalnych oraz na dokumentowaniu funkcji sterujących procesem na wyższym poziomie. Ta koncepcja zawiera też definicje funkcji oraz metody pracy. SCD może objąć wszystkie dostępne informacje zawarte w specyfikacjach i dokumentacji funkcjonalnej, zazwyczaj używane do określania zaawansowanych funkcji. Funkcje regulujące w SCD są reprezentowane przez ograniczoną liczbę szablonów funkcji na wysokim poziomie. Poprzez łączenie tych szablonów można realizować skomplikowane strategie regulacyjne, sterujące czy synchronizujące. Można również stosować podstawowe funkcje logiczne i arytmetyczne. Taki standard wprowadza również zestaw definicji, stanów oraz zasad dotyczących przekształceń w obrębie struktury bloku funkcyjnego.
Jako przykład zastosowania koncepcji SCD możemy rozważyć standard NORSOK SCD [brak odpowiednika w Polsce ? przyp. red.], który zawiera zestaw szablonów niezależnych od dostawców. W tym standardzie 85% logiki regulacji procesów opracowano w oparciu o pięć głównych bloków. Są to: obsługiwanie (przyjmowanie, obróbka i przechowywanie, wizualizacja) sygnałów analogowych (MA), obsługiwanie sygnałów binarnych (MB), sterowanie urządzeniami elektrycznymi, sterowanie sprzętem pneumatycznym/hydraulicznym, takim jak zawory (SBV), oraz regulacja ciągła. Koncepcja SCD może być również oparta na szablonach zawierających bardziej skomplikowane funkcje, a nawet na opatentowanych szablonach dostawców sprzętu i oprogramowania DCS. W szablonach o wyższych poziomach funkcjonalności bardziej czytelne i zrozumiałe są struktury automatyki i sterowania według koncepcji SCD. Zastosowanie podejścia ujętego w standardzie NORSOK SCD zapewnia bezpośrednie przeniesienie opracowanych w jednym zakładzie rozwiązań z zakresu monitorowania funkcjonalnego oraz regulacji i sterowania do innych zakładów, nawet jeśli dowdrażania tych funkcji wybrani zostali inni podwykonawcy lub zastosowano inny sprzęt w układach automatyki.
Metodologia SCD jest stosowana od dziesięciu lat na większości największych norweskich platform wiertniczych (ropa-gaz). Podejście to stało się standardem stosowanym przez operatorów, podwykonawców oraz dostawców DCS. Wszyscy dostawcy głównych systemów automatyki i sterowania obecni na norweskich platformach wiertniczych, tacy jak Honeywell, ABB oraz Siemens, opracowali bloki funkcyjne, które są zgodne z szablonami koncepcji SCD zdefiniowanymi przez standard NORSOK SCD.
Idar Ingebrigtsen jest konsultantem przemysłu naftowego i gazowego, przewodniczy również komitetowi SCD; Jan Even Hjelmtvedt jest inżynierem projektu w firmie Honeywell Industry Solutions.