Глава 2. Модернизация АСУТП производства экстракционной фосфорной кислоты ОАО «Аммофос»

Открытое акционерное общество "Аммофос", входящее в холдинг «ФосАгро», на сегодня представляет собой большой технологический комплекс по производству минеральных удобрений, реализуемых как на внутреннем, так и на внешнем рынках. В состав этого комплекса входят три основных производства: серной кислоты, фосфорной и производство минеральных удобрений. В настоящее время ОАО «Аммофос» выпускает как двойные марки удобрений, содержащие азот и фосфор, так и трехкомпонентные, в состав которых входят три основных питательных элемента: азот, фосфор, калий.

Автоматизированные системы управления процессами (АСУТП) на предприятии внедрялись практически с пуском технологического производства. Сначала это были АСУТП на базе ЭВМ М6000, затем - на базе СМ-2М, ТВСО, и уже более десяти лет – на базе микропроцессорной техники и персональных компьютеров. Это достаточно большой срок для средств автоматизации. И в настоящее время по целому ряду причин мы столкнулись, как и другие предприятия отрасли, с необходимостью модернизации АСУТП. Это связано с тем, что поддержка работоспособности систем на базе ПЛК Ломиконт-110,-112, Ремиконт-110 и программного обеспечения, эксплуатируемого с начала 90-х годов становится все более трудоёмкой и продолжительной по времени. Например, мы начали сталкиваться с тем, что при замене вышедшей из строя вычислительной техники приходилось искать и использовать устаревшие, снятые с производства персональные компьютеры и компоненты. И конечно это не могло не сказаться на надежности системы, и соответственно, на самом производстве. Кроме того, существующие АСУТП имели ограничения вычислительных ресурсов, средств обработки и представления информации, имели и ограничения по расширению под постоянно растущие требования производства. В результате довольно длительного изучения доступных HMI/SCADA-пакетов мы остановили свой выбор на ПО HMI/SCADA iFIX компании GE Fanuc, представленном на российском рынке компанией “ИндаСофт”. Кроме того, в пользу выбора iFIX сыграло наличие у компании GE Fanuc интегрированных решений для автоматизации производства, в составе которых (помимо iFIX) имеются масштабируемая и высокопроизводительная система архивирования Proficy Historian и другие средства автоматизации. Что же касается iFIX, то этот пакет обладает многими достоинствами, среди которых возможности базы данных реального времени, распределенная сетевая архитектура, возможности масштабирования и резервирования, встроенный язык VBA, возможность обмена информацией с существующей у нас системой диспетчерского управления, наличие драйверов к отечественным контроллерам Ломиконт.

Модернизация АСУТП началась с производства экстракционной фосфорной кислоты в августе 2004 года. В период капитального ремонта одного из корпусов (5.58) производства, длившегося около 2-х месяцев, была проведена и реконструкция АСУТП. На 2005 год запланирована реконструкция АСУТП участка ЭФК-1. А в 2006 году – закончить реконструкцию АСУТП ПЭФК (SCADA-системы). Краткая характеристика производства

Производство экстракционной фосфорной кислоты (ПЭФК) включает в себя два корпуса (5.55 и 5.58), участок ЭФК-1, станцию нейтрализации кислых стоков, станцию приготовления известкового молока.

Основные функции АСУТП к.5.58:

· сбор и обработка информации по технологическому процессу, состоянию основного и вспомогательного оборудования,

· управление технологическим процессом,

· контроль состояния аварийной сигнализации, включая системы противоаварийной защиты,

· расчет технико-экономических показателей производства,

· передача данных в системы предприятия.

Структура системы

Основу системы составляют два дублированных SCADA-сервера с программным обеспечением iFIX Professional SCADA Pack unlimited Server Only. В их функции входит не столько отображение, сколько обмен информацией с контроллерами, её первичная обработка и функции передачи информации клиентам. Связь с контроллерами, сбор информации и общий контроль над технологией не прекращается даже в случае выхода из строя одного из серверов. Такое резервирование реализовано в системе iFIX следующим образом: каждый из серверов iFIX имеет собственное физическое имя узла, по которому он отслеживает состояние «соседа». В то же время для общей сети существует единое логическое имя сервера, оно однозначно и не привязано к конкретной машине, что позволяет свободное переключение управления на резервный сервер и, наоборот, в случае необходимости в процессе эксплуатации. Каждый сервер подключен к контроллерам по отдельной линии связи, что обеспечивает полное дублирование информации. При возникновении внештатных ситуаций управление «подхватывается» резервным сервером и при восстановлении основного – возвращается обратно. Все это проходит абсолютно незаметно для пользователей системы.

Для графического отображения состояния технологического процесса, непосредственного управления технологическим процессом и выполнения прикладных программ на рабочих местах операторов-технологов используются компьютеры с установленными на них пакетами iClient RunTime. Для контроля над состоянием техпроцесса (без возможности управления), клиентские станции установлены у административно-технического персонала (начальника производства, технолога, начальника смены и начальника участка). Клиенты не имеют собственной базы данных и архивов и за всей необходимой информацией обращаются к серверам, что позволяет при необходимости увеличивать число полноценных клиентских станций с полной информацией о состоянии цеха за текущее и прошедшее время. Обмен информацией между клиентскими АРМ и SCADA-серверами осуществляется по стандартной сети Ethernet, что упрощает возможности построения системы.

Весь наработанный информационный архив хранится на сервере Historian. Здесь собираются и хранятся в едином формате все данные (ввода/вывода, расчетные, ручного ввода), получаемые из системы управления технологическим процессом, ОТК и других источников информации. Возможность просмотра и использования исторических данных из архива есть у всех технологических машин, что активно используется при просмотре исторических трендов и формировании рапортов за заданный период времени [1, 2].

Рис.2. Структура АСУТП ПЭФК.

Передача данных в отдел АСУП управления предприятием осуществляется «старыми» средствами: из архива Historian средствами iFIX формируются dbf-файлы (Dbase IV), которые складываются на мостовую станцию в отдел АСУП и далее передаются пользователям заводской сети. Это связано с тем, что до недавнего времени в производстве использовался DOS-овский пакет управления техпроцессом с ограниченными функциями передачи данных и для перехода всего предприятия на современные средства передачи и обработки информации требуется время. Таким образом, была сохранена целостность существующей системы, без ущерба производству.

Формирование dbf-файлов происходит без участия оператора-технолога с интервалами от 1 минуты до 12 часов. Эту задачу выполняет Планировщик – задача iFIX, которая запускает скрипт, генерирующий файл в конце каждого заданного промежутка времени. Дополнительно в функции планировщика входит запуск в определенное время скрипта по расчету выработки экстракционной фосфорной кислоты за смену с учетом поступивших в архив iHistorian лабораторных анализов и уровней в ёмкостях продукционной кислоты на начало и конец смены. Эти расчеты необходимы для достоверного отчета по технико-экономическим показателям цеха.

В процессе разработки системы использовались стандартные возможности iFIX – это графические библиотеки и примитивы, библиотеки элементов ActiveX, встроенные мастера и эксперты. И хотя в начале статьи мы подчеркнули, что одним из привлекательных черт iFIX является встроенный VBA, но фактически при создании системы это средство использовалось только для решения нестандартных задач, например, таких как организация обмена информацией с системой АСУП. В системе АСУТП к.5.58 разработано около 45 экранов отображающих различные части технологического процесса и состояние вспомогательного оборудования, и предоставляющих операторам средство управления процессом производства. В процессе разработки мы руководствовались требованиями технологов к отображению информации и функциональности рабочих мест, одновременно обеспечивая при этом максимальную “дружелюбность” интерфейса.

Формирование технологических отчетов, рапортов ТЭП производится созданием простых SQL-запросов к архиву iHistorian и дальнейшей обработкой и форматированием полученных данных средствами MS Excel. Отладка SQL-запросов может производиться как в пакете Proficy Historian утилитой Historian Interactive SQL, так и с помощью Microsoft Query. Панель рапортов выглядит как показано на рис.3. – это созданный специально для технологов средствами iFIX простой пользовательский интерфейс, позволяющий просматривать, формировать, распечатывать различные типы отчетов за выбранный период времени и вести архив документов. Бланк отчета и сформированные архивные отчеты хранятся на диске в формате *.xls, поэтому могут быть доступны практически любым заинтересованным пользователям.

Рис.3. Панель рапортов

Математические возможности системы iFIX позволяют постоянно обновлять данные о технико-экономических показателях производства в зависимости от состояния техпроцесса. Например, при поступлении в систему новых анализов из лаборатории о концентрации серной кислоты, пересчитывается необходимый расход H2SO4 в технологию, что позволяет более точно рассчитать баланс производства и сэкономить необходимые ресурсы. А расчет корректированного расхода пара выводит данные о фактическом расходе с учетом поправки по давлению и по температуре. Операторы-технологи видят оперативно обновляемые данные по ТЭП, что позволяет им вести технологический процесс с учетом установленных норм потребления ресурсов и соблюдения технологического регламента.

Для управления технологическим процессом используются специальные панели-регуляторы. С их помощью можно переключать режимы управления (ручной/автоматический), контролировать положение исполнительного механизма или задавать в числовом виде величину задания на управление – рис.4. Эти панели вызываются на экран по нажатию на соответствующий регулируемый параметр, при этом подгружается соответствующая группа тегов подстановки, что позволяет для управления 75-ю регуляторами использовать только один графический объект.

Рис.4. Управление регулятором

В процессе внедрения системы возникало много вопросов по реализации тех или иных возможностей iFIX. Ответы на большинство вопросов были найдены в документации по iFIX. Кроме того, возможность прямой связи со специалистами технической поддержки компании “ИндаСофт” (телефон, электронная почта, личное присутствие) значительно облегчили процесс освоения и внедрения ПО iFIX. Все вопросы решались профессионально и оперативно [2].