Основа кейса: проектные материалы по модернизации единой операторной ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез». Количественные показатели, состав систем и этапы проекта ниже приведены в объёме исходного технического задания заказчика.
Производственная инфраструктура и исходная задача
«ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» — крупное нефтеперерабатывающее предприятие с глубокой автоматизацией технологических процессов. В проектных материалах выделены пять основных производственных комплексов: производство моторных топлив; выпуск нефтебитумов и парафинов; каталитический крекинг; товарно-сырьевое производство; обслуживание технологических установок.
До модернизации многие установки имели собственные локальные операторные. Это усложняло получение единой картины производства, взаимодействие между сменами и централизованное обслуживание вычислительной техники. Проект единой операторной, начатый в 2010 году, должен был объединить управление объектами в одном диспетчерском центре и при этом отделить операторские рабочие места от серверов и промышленных компьютеров.
По данным ТЗ, к единой операторной подключено около 20 технологических объектов, обрабатывается более 50 000 технологических сигналов и организовано свыше 25 рабочих мест. Помимо операторов установок, в центре работают диспетчер предприятия, начальники смен производств и дежурный инженер АСУ ТП. Такая плотность функций требует многомониторных постов, быстрого доступа к основным и резервным системам и предсказуемого восстановления работы при отказе отдельного компонента.
Трёхуровневая архитектура АСУ ТП
Большинство технологических установок построено по классической трёхуровневой модели. На нижнем уровне работают датчики, анализаторы, расходомеры, электроприводы, исполнительные механизмы и другие полевые приборы. Они формируют первичные данные о ходе процесса и исполняют команды управления.
Средний уровень образуют промышленные контроллеры и распределённые системы ввода-вывода. Здесь выполняются регулирование, логическое управление, аварийные алгоритмы и выдача команд исполнительным механизмам.
На верхнем уровне находятся серверы SCADA и DCS, архивные серверы, инженерные станции, операторские АРМ и диспетчерские консоли. Именно здесь оператор взаимодействует с системой через мониторы, клавиатуру, мышь, аудио и USB-периферию — и именно верхний уровень становится основной зоной применения KVM.
В исходных материалах перечислены Honeywell Experion PKS, Siemens PCS 7, Siemens S7-400H и ET200M, а также WinCC и MicroSCADA для отдельных технологических и инженерных контуров. При модернизации инфраструктура дополняется российскими системами автоматизации, поэтому KVM-слой должен оставаться независимым от конкретной SCADA или DCS и передавать стандартные пользовательские интерфейсы.
Как организована единая операторная
Оператор технологической установки наблюдает мнемосхемы, аварийные сообщения, тренды и состояние оборудования. Начальник смены контролирует сразу несколько установок и получает сводную информацию. Диспетчер предприятия отслеживает движение сырья, загрузку производств, выпуск продукции, переключения и взаимодействие подразделений. Инженер АСУ ТП отвечает за серверы, контроллеры, SCADA, архивы и резервирование.
На одном посту могут одновременно использоваться DCS, SCADA, система тревог, архив трендов, видеонаблюдение, производственная связь, документация, журналы смены и корпоративные приложения. Типовое рабочее место оснащается одним или двумя мониторами; для отдельных задач применяются конфигурации с четырьмя и большим количеством экранов. При этом основная вычислительная техника размещается не в операторном зале, а в серверной или защищённой производственной зоне.
Развитие KVM-инфраструктуры Evetron
Согласно ТЗ, оборудование Evetron начали активно использовать в проекте с 2014 года. На первом этапе применялись модели первого поколения для одного и двух мониторов: ADC 1U2, ADC 2U2, ADF 1U2 и ADF 2U2. Использовались линии по витой паре и оптоволокну.
По мере развития операторной основным решением для двухмониторных постов стал Evetron LHFC 2U2AR-RED-SK. Удлинитель передаёт два HDMI-видеосигнала, USB, звук и управляющие интерфейсы, поддерживая разрешение до 3840 × 2160 @ 30 Гц. Для рабочих мест с четырьмя видеоканалами может применяться LHFC 4U2AR-RED-SK.
Передатчики, приёмники и разделение зон
Передающие модули Tx устанавливаются рядом с промышленными компьютерами, серверами и другими источниками сигнала. Приёмные модули Rx располагаются на рабочих местах в центре управления. Между зонами передаются видео, USB, аудио и служебные интерфейсы. В операторном зале остаются только мониторы и устройства управления, а системные блоки обслуживаются централизованно в помещениях с контролируемым доступом и охлаждением.
Соединения «точка-точка» и матричная коммутация
Для закреплённого рабочего места используется соединение «точка-точка»: конкретный передатчик связан с конкретным приёмником. Такая схема понятна в эксплуатации и подходит для постоянного доступа оператора к одной станции.
Когда один источник должен быть доступен нескольким специалистам или оператору требуется переключаться между разными АРМ, применяется Evetron LHFC 2U2AR-RED-SK-SW. Матричная архитектура позволяет назначать источники рабочим местам, готовить дублирующие посты, распределять доступ между оператором, диспетчером и инженером, а также добавлять новые узлы без физической перекоммутации каждого рабочего места.
Связь с трубопроводной и товарно-сырьевой диспетчеризацией
Нефтеперерабатывающий завод работает в общей логистической цепочке. Диспетчерским службам необходимо контролировать приём нефти, качество и коммерческий учёт сырья, резервуарный парк, давление и расход, режимы перекачки и отгрузку продукции. Поэтому единая операторная взаимодействует со смежными системами магистрального трубопроводного транспорта и товарно-сырьевого производства.
Для таких сценариев особенно важны круглосуточная доступность информации, единый порядок переключения на резервные станции и возможность разместить рабочие места диспетчеров вдали от вычислительных ресурсов. Тот же архитектурный принцип применяется в транспортных диспетчерских, центрах управления движением и других распределённых системах мониторинга.
Где применяется KVM на предприятии
- единая операторная и рабочее место диспетчера предприятия;
- операторские технологических установок и посты начальников смен;
- инженерные станции АСУ ТП и помещения обслуживания;
- серверные и аппаратные с контролируемым физическим доступом;
- резервные и дублирующие рабочие места;
- диспетчерские товарно-сырьевого производства;
- очистные сооружения и другие удалённые инженерные объекты.
Эксплуатационный эффект
- Комфорт операторов: в зале нет системных блоков, уменьшаются шум, тепловыделение и количество кабелей.
- Централизованное обслуживание: серверы и станции доступны инженеру в техническом помещении без вмешательства в работу смены.
- Резервирование: заранее предусмотренный пост можно назначить нужному источнику при регламентных работах или отказе.
- Информационная безопасность: физический доступ к вычислительной технике отделён от пользовательского рабочего места.
- Масштабирование: новые источники и посты добавляются последовательно, по мере ввода технологических объектов.
- Непрерывность: диспетчерская работает без постоянного физического доступа операторов к компьютерам и серверам.
Что учитывать при проектировании
Состав KVM-системы определяется не только количеством рабочих мест. До подбора оборудования фиксируются число и интерфейсы мониторов, разрешение и частота кадров, расстояния между зонами, тип линии, USB-периферия, аудиоканалы, требования к резервному питанию, права доступа и сценарий переключения на запасной источник.
Специалисты Evetron могут подготовить схему от отдельных соединений «точка-точка» до распределённой матричной системы. Для обсуждения исходных данных и подбора оборудования используйте форму обратной связи.