sẵn có của Vietsovpetro :
Hình 5.9 : Mô hình truyền dữ liệu VSP sử dụng PI
Hệ thống bao gồm :
PI Interface Node : Làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ hệ thống điều khiển Experion PKS.
PI Server Offshore ( Remote Server ) : Nhận dữ liệu từ PI Interface Node, lưu trữ và truyển dữ liệu về PI Server Onshore thông qua PI to PI Interface.
PI Server Onshore : Nhận dữ liệu từ PI Offshore, quản lý, lưu trữ cho các PI Client sử dụng.
Các máy PI Client Tool kết nối với PI Onshore truy cập dữ liệu để hiển thị, phân tích, lập báo cáo.
Cơ sở hạ tầng viễn thông sẵn có.
4.2. Hoạt động :
Dữ liệu sẽ được thu thập từ OPC Server trên máy Experion Server thông qua các OPC Collector là OPC Interface. Sau đó dữ liệu một mặt sẽ được nén và lưu trữ trong PI Server Offshore, mặt khác sẽ được truyền về PI Server Onshore thông qua
vệ tinh. Tại PI Server Onshore, dữ liệu sẽ được lưu trữ, quản lý thông qua PI AF Server dưới dạng các attribute của các element trong sơ đồ phả hệ Asset. Các ứng dụng PI Client như PI Datalink và PI ProcessBook sẽ lấy dữ liệu từ PI AF Server cho mục đích ứng dụng phân tích dữ liệu và giám sát.
4.3. PI Interface Node :
PI Interface Node là máy tính đặt ngay trên giàn TTC-1 cùng vị trí với PI Server Offshore. Máy PI Interface Node chạy phần mềm PI-AIP/SDK của PI Software Development Kit để duy trì thông tin với PI Server. Dữ liệu được thu thập từ Experion Server và gửi đến PI Server Offshore. Một lợi ích của PI Interface Node là dữ liệu được đưa vào bộ đệm tạm thời khi đường truyền bị gián đoạn với PI Server. Do vậy PI Interface Node vẫn tiếp tục thu thập dữ liệu cho đến khi ổ cứng đầy hoặc kết nối được khôi phục. Trong trường hợp ứng dụng với giàn TTC-1 để truyền dữ liệu về bờ, ta có thể tận dụng ngay Experion Server làm Interface Node bằng cách cài đặt các phần mềm cần thiết.
Software installation PI OPC Interface
Install OPCint
PI Interface configuration utility
Install ICU 1.4.1.0 Về PI OPC interface :
PI OPC Interface là interface được sử dụng rộng rãi nhất của hệ thống PI. OPC là 1 chuẩn giao tiếp dữ liệu giữa các phần mềm, theo cơ chế client-sever , được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để đảm bảo tính linh hoạt và tương thích giữa các thành phần ( có xuất xứ từ nhiều nhà sản xuất khác nhau ). PI OPC Interface kết nối tới một OPC Server để kết nối tới hệ thống nguồn dữ liệu. OPC Server đơn giản chỉ đóng vai trò trung gian.
Hình 5.10 : Thu thập dữ liệu qua Interface.
Sau khi cài đặt xong, kiểm tra Time Zone cho phù hợp với PI Server. Nếu Time Zone không phù hợp thì PI Server sẽ từ chối dữ liệu từ Interface.
Chạy ICU và cấu hình một Instance mới cho Interface. Thiết lập Interface theo như sau :
Experion-PI INTERFACE NODE Point Source (/PS=Exp)
Interface ID (/ID=1)
PI Server (/Host=PI_OFFSHORE)
Scan Class(/F=##:##:##,offset)
Cấu hình DCOM permissions. Trong trường hợp PI Interface và OPC Server nằm trên cùng Node thì ta chỉ cần set DCOM permission ở chế độ default.
Sử dụng PI OPC Client Tool để kiểm tra và xác nhận kết nối giữa Interface và OPC Server.
Tạo và cấu hình Point theo các thuộc tính quan trong sau :
- PointSource : Xác định tất các các tag thuộc instance của Interface hiện hành.
- Location1 : Đặc tả ID của Interface instance. - Location2 : Đặc tả cho cách trình bày đặc biệt.
- Location3 : Đặc tả loại Tag (Polled/Advised/Output). - Location4 : Đặc tả scan class.
- Location5 : Đặc tả giá trị deadband của tag Advise. - InstrumentTag: đặc tả itemID cho OPC Server item.
Chạy Interface và xác nhận kết nối đến PI Server.
Xác nhận Interface thu thập dữ liệu thành công.
Stop Interface.
Cấu hình ứng dụng Buffering. Có 2 bộ nhớ cho ứng dụng Buffering là Primary ( 32678 Byte) và Secondary ( 200000 Byte ) Memory Buffer. Khi kết nối gián đoạn thì dữ liệu sẽ được đưa vào bộ đệm Primary, khi bộ đệm Primary đầy thì bộ đệm sẽ sử dụng tiếp bộ đệm Secondary để lưu trữ dữ liệu tạm thời.
Khởi động Interface và ứng dụng Buffering. Kiểm tra hoạt động của Interface và Buffering bằng cách ngặt kết nối tạm thời giữa Interface Node và PI Server hoặc tạm dừng PI Server.
4.4. PI Server Offshore Node :
PI Server Offshore là máy tính DCI đặt tại giàn TTC-1 kết nối với Experion Server dùng để thu thập dữ liệu từ Experion OPC Server thông qua OPC Interface. PI Server Offshore có một Point Database được cấu hình theo từng tag. Mỗi tag được cấu hình theo địa chỉ để giao tiếp với nguồn dữ liệu tương ứng.
Software installation
Microsoft SQL Server Standard
PI AF Server
PI server
PI System Management Tools
PI Interface configuration utility
PI-to-Pi Interface
Cấu hình PI-to-PI interface
Sử dụng PI SMT để cấu hình cho PI Server. Trong PI SMT ta cấu hình bảng PI Trust để PI Interface node có thể gửi dữ liệu đến PI Server. Theo default thì PI Server sẽ từ chối truy cập tới các ứng dụng trên máy remote. Do đó yêu cầu cần
thiết phải cấu hình bảng Trust table để tạo các "Trust" để cho phép PI Server truy cập tới PI Interface Service và ứng dụng PI ICU. Một "Trust" đơn giản là một ánh xạ của một kết nối ứng dụng từ máy remote đến ứng dụng người dùng trên máy PI Server. PI Server đầu tiên sẽ kiểm tra "Trust Table" để cho phép thiết lập kết nối đến Inteface Node.
Sau khi cài đặt các phần mềm, kiểm tra Time Zone cho tương đồng giữa PI Server và Interface Node.
Chạy ICU và cấu hình một Instance mới của Interface. Các thông số cấu hình cho New Instance :
Point Source (/PS=PITOPI)
Interface ID (/ID=1)
PI Server(/Host=PI_ONSHORE)
Scan Class(/F=00:00:10,offset)
Tạo các tag input và out put với các thuộc tính quan trọng như sau : Location1 : Đặc tả Interface instance ID
Location2 : Đặc tả timestamp adjustment.
Location3 : Đặc tả cho cấu hình trạng thái Interface Location4 : Đặc tả scan class.
Location5 : Đặt chế độ ghi dữ liệu của PI Server.
InstrumentTag : Đặc tả tên nguồn của dữ liệu từ PI Server Offshore.
Khởi động Interface và xác nhận kết nối thành công tới PI Server.
Xác nhận Interface thu thập dữ liệu thành công.
4.5. PI Server Onshore
PI Server Onshore thu thập tất cả các dữ liệu PI từ PI Server Offshore thông qua PI to PI Interface đươc cài đặt tại PI Server Offshore. PI Server Onshore có một Point Database được cấu hình chi tiết theo từng tag ánh xạ đến Point Database của PI Server Offshore. Các tag trong Point Database của PI Server Offshore được sử dụng như các tag trung gian để truy cập đến nguồn cơ sở dữ liệu.
PI AF Server sẽ tổ chức lại dữ liệu trong hệ thống PI theo mô hình quản lý tài sản. PI AF Server quản lý Asset theo mô hình cấu trúc cây phả hệ. Mỗi một asset được gọi là element. Mỗi element có các thuộc tính ( attribute ) đại diện cho các biến quá trình thuộc Element đó. Các thuộc tính được cấu hình ánh xạ với Point Database của PI Onshore Server để truy cập nguồn dữ liệu. Một element có thể là một đầu giếng, một tank chứa hoặc một máy bơm. Một attribute có thể là một Transmitter áp suất trên hay một Transmitter nhiệt độ. Các PI User sẽ sử dụng nguồn dữ liệu từ PI AF cho các ứng dụng.
Một thuộc tính dữ liệu được đặc trưng bởi nguồn dữ liệu của nó. Dữ liệu cho một Attribute có thể là một PI tag trong PI Server, một bảng tra, một công thức toán học hoặc một hằng số do người vận hành nhập.
4.6. PI ProcessBook :
PI ProcessBook là một ứng dụng trên PC dùng để hiển thị dữ liệu theo thời gian thực của hệ thống PI như một công cụ HMI của các hệ thống điều khiển. Ứng dụng PI ProcessBook tạo các "ProceesBook" dưới dạng các trang màn hình hiển thị theo cấu trúc phả hệ. Các trang màn hình hiến thị dữ liệu quá trình từ một hoặc nhiều PI System. Các trang màn hình do người dùng tạo dựa trên các công cụ có sẵn và nhúng các tag dữ liệu vào. Các trang màn hình này thể hiện hình vẽ mô phỏng nhà máy, các khu vực công nghệ, tank chưa, đầu giếng hoặc các đồ thị. Các display được lưu trữ theo các file độc lập.
4.7. PI DataLink :
PI DataLink là một add-in Microsoft Excel giúp ta khôi phục dữ liệu một cách trực tiếp từ PI Server và xuất ra các bảng tính trong Excel. Từ đó người dùng có thể sử dụng các công cụ trong Excel để tính toán và phân tích dữ liệu online một cách tiện lợi và linh hoạt. Dựa vào việc phân tích các thông số online đó để đưa ra các chỉ thị, chế độ hoạt động tối ưu cho giàn.
Chương 6 : Kết quả và hướng phát triển : 1. Kết quả của đề tài :
Đã hoàn thành yêu cầu của luận văn là :
Trình bày tổng quan về giàn TTC-1
Trình bày tổng quan về hệ thống điều khiển Experion PKS
Trình bày tổng quan về hệ thống điều khiển trên giàn TTC-1
Trình bày tống quan về các bước thiết lập ứng dụng của hệ thống.
Đề xuất mô hình truyền dữ liệu về bờ.
2. Hướng phát triển của đề tài:
Hệ thống Experion PKS là hệ thống điều khiển mạnh mẽ và tin cậy, nó phù hợp với mọi hệ thống từ nhỏ đến lớn. Do vậy, với việc tìm hiểu về hệ thống Experion PKS và phương pháp truyền dữ liệu bằng PI System ta sẽ mở ra hướng phát triển hệ thống điều khiển quá trình đồng bộ cho toàn Vietsovpetro sử dụng mô hình Cluster- Server qua kiến trúc DSA của Experion. Hệ thống Experion PKS có thể được triển khai đồng bộ cho toàn bộ các giàn khai thác dầu khí của Vietsovpetro đồng thời kết hợp với phương pháp truyền dữ liệu qua PI System, ta sẽ tạo ra một hệ thống điều khiển quá trình hoàn chỉnh, đồng bộ và hiệu quả.
Tài liệu tham khảo :
1. TS Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2004.
2. TS Hoàng Minh Sơn, Hệ thống điều khiển phân tán, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2004.
3. Honeywell, Experion PKS System Overview, 2010
4. Honeywell, Server and Client Configurarion Guide, 2010. 5. OSIsoft, PI System Overview, 2012,