L integrazione DCS-ECS: un passo fondamentale verso l eccellenza dell impianto petrolchimico

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3 L integrazione DCS-ECS: un passo fondamentale verso l eccellenza dell impianto petrolchimico

4 Agenda Chi siamo L ECS (Electrical Control System) visto da Skema Didelme L interfaccia con il DCS: lo stato attuale Applicazioni significative L integrazione con il DCS per la realizzazione dell ECS (Enterprise Control System)

5 Chi siamo: La nostra storia

6 L origine della società Da più di 35 anni costruisce: Quadri di Media Quadri di Bassa (PC e MCC) Local Equipment Room Sottostazioni containerizzate Da più di 25 anni fornisce: Automazione e SCADA Sistemi di controllo elettrici Tracciatura e controllo produzione Analisi delle performance Hanno formato Per garantire al cliente: Esperienza in tutti i protocolli di comunicazione industriali La completa integrazione fra le utenze elettriche e il DCS/ICSS Sistemi di load sharing e shedding di primo livello Visione integrata del processo produttivo Un unico fornitore per i quadri elettrici e il sistema di controllo

7 L ECS (Electrical Control System) Visto da Skema Didelme

8 Le più comuni abbreviazioni ECS Electrical Control System IPCS Integrated Protection and Control System LMS Load Management System DMS Distribution Management System PMS Power Management System SMCS Substation Monitoring and Control System Le Shell DEP and definiscono: IMCS Integrated Motor Control System ENMCS Electrical Network Monitoring and Control System

9 Skema Didelme: IENMCS Sviluppato secondo le più stringenti norme dell industria Oil&Gas il nostro Integrated Electrical Networks Monitoring and Control System (IENMCS) è un insieme di hardware e software che: Controlla tutti i componenti della rete elettrica ai diversi livelli di tensione Coordina la disponibilità dell energia con le richieste del pocesso Controlla la funzionalità della rete elettrica, gestisce le funzioni di manutenzione e di analisi guasti Si interfaccia con altri sistemi per consentire il calcolo di Key Performance Indicators (KPI) estesi a tutto il processo

10 I cinque livelli funzionali dello IENMCS

11 Lo scopo dell IENMCS Migliorare l operatività della rete elettrica in termini di costo, sicurezza, disponibilità e qualità dell energia. Questo significa: Interfacce operatore potenti e facili da usare Strumenti per l analisi dei guasti e delle prestazioni della rete elettrica Integrazione dei dati proveniente da sorgenti diverse Procedure per la manutenzione e la valutazione dello stress delle apparecchiature Valutazione dell efficienza e dell utilizzo degli impianti

12 Una tipica configurazione

13 Lo IENMCS integra IED s GE Multilin Areva ABB SEL Siemens ICE VACON Schneider con differenti Protocolli IEC Mobus RTU Modbus TCP IEC /3/4 DNP3 Profibus LonWorks DeviceNet su diversi Media Copper Momomode FO Multimode FO Wireless PowerLineCarrier

14 Presente e futuro dell IENMCS Basic Functionalities Switchgear automation Interface with DCS Live synopsis Alarms Trends Reports Load Management Generators Interface DCS load enabling Load sharing Load shedding Reports Performance Network performance Power consumption Cost evaluation Maintenance Fault analysis Safety & security Anni 80 Anni 90 Anni 2000

15 L intefaccia con il DCS: Lo stato attuale

16 L interfaccia seriale con il DCS A partire dalla fine degli anni 90 si è andato diffondendo l uso di utilizzare il collegamento seriale fra il DCS e gli strumenti elettronici di controllo delle utenze in modo da: Ridurre il cablaggio Semplificare gli impianti Ridurre i tempi di sviluppo Semplificare la messa in servizio

17 La specificità dell interfaccia con gli IED Gli strumenti elettronici disponibili per il controllo e la protezione delle apparecchiature elettriche (i cosiddetti Intelligent Electronic Devices IED) diventano sempre più potenti e: Consentono il comando tramite collegamento seriale invece che cabalto Mettono a disposizione una quantità di dati che permettono di sviluppare applicazioni di analisi della rete, gestione della manutenzione e analisi dei guasti Richiedono strumenti sofisticati per l acquisizione, gestione e utilizzo della mole di dati disponibili in modo da dare un vero valore aggiunto all impianto in termini di efficienza e riduzione di costi

18 Le richieste dell interfaccia DCS ed ECS L interfaccia con il DCS e lo ECS deve avere quindi due caratteristiche che sembrano in contraddizione: Una buona velocità di risposta per eseguire con sicurezza e nei tempi richiesti i comandi (DCS) Una buona potenza elaborativa e capacità di storage per gestire tutti i dati disponibili dagli strumenti di protezione e controllo (ECS) Per questo vengono comunemente utilizzate interfacce di comando motori ridondanti e veicolate attraverso gateway di comunicazione che permettono comunicazioni ottimizzate fra DCS ed ECS indipendenti dal protocollo di comunicazione dei singoli strumenti elettronici.

19 Le Interface Control Unit (ICU) I gateway (detti anche Remote Terminal Unit RTU) diventano sempre più potenti e, in considerazione dei protocolli di comunicazione di alto livello che vanno sempre più diffondendosi, sono basati su sistemi operativi Windows per garantire la massima integrazione fra sistemi sia di livello processo (DCS, PMS, Manutenzione, Fault analysis, laboratorio) che di livello business (ERP, performance, cost control)

20 Tempo di risposta ai comandi del DCS Il firmware sviluppato da Skema Didelme per le ICU garantisce un tempo totale di loop minore di 400 ms comunicando in kb/s contemporaneamente con 12 IED per ogni linea seriale:

21 Alcune referenze di interfaccia IENMCS/DCS project controlled substations IED's MV switchb. LV switchb. Kashagan Karachaganak OGD III QAFCO 5& BuHasa

22 Un esempio significativo: Il progetto Kashagan

23 Kashagan on-shore e off-shore

24 La presenza di Skema Didelme in Kashagan Dal 2004 Skema Didelme ha fornito: Le RTU per controllare: L on-shore Power Plant Le sottostazioni dell impianto on-shore Le cabine elettriche delle barge off-shore Le cabine elettriche delle LER off-shore Il Load and Distribution Management System (LMS/DMS) per l impianto on-shore Il sistema di controllo HVAC per le LER off-shore

25 Configurazione dell impianto on-shore

26 Realizzazioni a tutto Settembre RTU per le package substation Early Works 26 RTU per le sottostazioni elettriche 1 Main e 1 Essential RTU per realizzare il Load Sharing e il Load Shedding dell impianto 26 HMI remoti in tutte le sottostazioni Load Management, Distribution Management e Load Shedding System (LMS-DMS) che controlla un totale di: 6 GTG s, 2 STG s, 3 EDG s, 2 arrivi da rete (300 MW) 24 stalli a 110 kv 2 quadri a 35 kv 21 quadri a 10 kv 13 quadri LV a 0.69 kv 44 quadri MCC s a 0.4 kv IED s

27 Kashagan on-shore Single Line Diagram

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29 Analisi della oscilloperturbografia

30 Tracciatura dei parametri funzionali

31 General Arrangement di un quadro LV

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33 Impostazione del Load Shedding

34 Modalità simulazione del Load Shedding

35 La colonna di training Per istruire gli operatori all uso degli strumenti di protezione e controllo realizziamo delle unità di training che permettono di simulare tutte le condizioni in campo e l integrazione con il sistema di controllo

36 L integrazione con il DCS: per la realizzazione dell ECS (Enterprise Control System)

37 Calcolo delle performance in tempo reale L integrazione dei dati di processo (provenienti dal DCS) e di quelli elettrici (provenienti dall IENMCS) permettono di calcolare indici di funzionalità e di presentare delle dashboards aziendali relative a: disponibilità prestazioni profittevolezza

38 La piattaforma comune di interfaccia

39 Calcolo della disponibilità in tempo reale L integrazione tra il processo ed i dati elettrici permette di: Individuare le cause reali di fermata dell impianto o di perdita di disponibilità analizzando la sequenza degli eventi Comparare le funzionalità del processo con le risorse energetiche disponibili Organizzare le attività di manutenzione Simulare gli effetti futuri sulla disponibilità dell impianto basandosi sui dati storici e sull uso effettivo

40 Calcolo delle performance degli impianti L integrazione tra il processo ed i dati elettrici permette di : Analizzare le performances di diverse configurazioni dell impianto con i consumi elettrici Analizzare le performances dei generatori con differenti condizioni di carico Effettuare analisi What-if utilizzando i dati storici

41 Calcolo della redditività dell impianto L integrazione tra il processo ed i dati elettrici permette di : Analizzare correttamente il costo energetico per unità produttiva Comparare i risultati di diversi processi produttivi Comparare la profittevolezza di diversi impianti alimentati da differenti sorgenti di energia Analizzare il costo reale di differenti piani di manutenzione Ottenere analisi veloci e precise dei dati di produzione di e dell energia utilizzata per ottimizzare i risultati economici dell intera compagnia Assistere la compagnia nel monitoraggio dei contratti di vendita

42 Un suggerimento: da Oil & Gas UK Process Safety Seminar 24 September 2009 (Euan Meldrum Operations Project Manager)

43 Grazie per la vostra attenzione! Per qualsiasi richiesta o chiarmento contattate: luigi.borghi@skedid.com M: T: Skype: luigi.borghi.skedid