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Megaprojecten
Automatisering van één van ‘s wereld grootste gasvelden
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Voor de beveiliging en automatisering van de on-shore fabriek in het
Noorse Ormen Lange-gasveld koos contractor ABB voor een optisch
vezelnetwerk en Ethernet-schakelaars met een synchronisatie van 1µs en een
herconfiguratietijd van 30 ms. De Nyhamma-fabriek bereidt het gas voor
afkomstig van het gasveld voordat het wordt geëxporteerd naar Engeland.
Ormen Lange is één van de grootste offshore
gasvelden ter wereld en de tweede grootste in Noorwegen. De reserve is
ongeveer 40 kilometer lang en acht kilometer breed. De productie zal
worden opgestart in oktober 2007 en leiden tot een verhoging van 25% van
de Noorse gasexport en Noorwegen tot het derde grootste gasexporterende
land ter wereld maken. De gasproductie en het gasvervoer vinden plaats in
een zeer ruwe omgeving. Alle informatie van dat proces, waarin 70 miljoen
sm³ gas per dag (meer dan 800 sm³/s) wordt verwerkt, zal worden beheerd
via een Ethernet-netwerk.
SAS- en PIMS-systeem
ABB zag zich de opdracht toegekend voor de realisatie van het
beveiligings- en automatiseringssysteem (SAS) en het procesinformatie- en
beheersysteem (PIMS) van de Nyhamna-plant. Deze on-shore fabriek bereidt
het gas voor afkomstig van het Ormen Lange-veld voordat het wordt
geëxporteerd naar Engeland.
Zowel het SAS als het PIMS zijn beide aangesloten op een Ethernet-netwerk.
Dit bevat alle software en hardware waarmee de vestiging wordt
gecontroleerd: 2000 beeldschermen; systemen voor dagelijkse bediening,
onderhoud, planning (dienstrapporten, trendplanning op lange termijn,
productieplanning, beveiligingsoverzichten, milieurapporten…) en ten
slotte de OPC-interface (OLE voor procesbesturing) tegenover systemen van
derden (SAP, dosering, trillingcontrole, klepcontrolesysteem…). ABB mag
ook drie pijpleidingbeschermingssystemen leveren: voor Nyhamna, voor het
Sleipner offshore-platform en voor Easington’s gasaanvoercentrum in
Groot-Brittannië. Het doel van deze systemen is om de pijpleiding te
beschermen tegen te hoge druk.
Open besturingssysteem
Voor het project doet ABB beroep op het 800xA open besturingssysteem, dat
uit zowel software als hardware bestaat. De software wordt geladen in
controllers en het bedieningsgedeelte van het systeem op de servers en
zenders (clients).De controllers, servers en clients worden vervolgens
onderling verbonden op verschillende netwerkniveaus, bijv.
controllernetwerk en server/clientnetwerk, ondermeer via 150
Ethernet-schakelaars (van Westermo). De Ethernet-schakelaars in kwestie
leveren een synchronisatie van 1µs en een herconfiguratietijd van 30 ms.
Het wachttijdprobleem
Het eerste type schakelaar (T-208 van Westermo) is uitgerust met het
NTP/SNTP-protocol Dit maakt het mogelijk om SNTP-pakketten van een
tijdstempel te voorzien. Westermo is een voorloper in deze technologie en
kan daarom een grote nauwkeurigheid leveren van 1µs of beter.
In industriële automatiseringssystemen was het namelijk zo dat
Ethernet-netwerken lange tijd beperkt waren door de wachttijdvertraging
van datapakketoverdracht in de schakelaars. Afhankelijk van de
netwerkbelasting, de datapakketgrootte en het aantal schakelaars tussen de
server en de client, kan datatransmissie binnen een Ethernet-schakelaar
een wachttijdvertraging genereren van meerdere milliseconden. Een pakket
dat de schakelaar binnenkomt, kan deze zelfs pas verlaten na een pakket
dat later binnenkomt, vanwege schakelaars gebaseerd op QoS technologie.
Bovendien kan een netwerk met verschillende standaard schakelaars zelfs
een serie tijdsynchronisatiefouten opstapelen in het netwerkpad tussen de
tijdserver en de tijdclient. In dat geval wordt een nauwkeurige
gegevensanalyse die noodzakelijk is voor procesautomatisering dan
onmogelijk (bijvoorbeeld synchronisatie langs meerdere assen bij
machinemontage). In de 150 schakelaars van de Nyhamna-fabriek is deze
functie van wezenlijk belang.
De schakelaar voorziet de gebeurtenissen van een tijdstempel met grote
nauwkeurigheid en registreert zo de juiste historische volgorde van de
data. Ingewikkelde of kritieke industriële verwerkingen, al dan niet in
realtime, kunnen voortaan worden beheerd met een standaard SNTP
Ethernet-protocol.
Het tweede type gebruikte schakelaar (R- 208) is ontworpen om het
installeren van industriële Ethernet-netwerken mogelijk te maken in een
configuratie met meerdere redundante ringen.
Stig Andheim, projectmanager van ABB: “We hebben op de eerste plaats
gekozen voor schakelaars van deze aanbieder vanwege de
kloksynchronisatie-functionaliteit. Meer specifiek zijn dit schakelaars
met uitwendige tijdsynchronisatie via GPS-ontvangers. In dit soort
toepassingen is een zeer hoge betrouwbaarheid noodzakelijk van alle
informatie die via netwerken wordt overgedragen. Met deze schakelaars zijn
de overgedragen data volledig naspeurbaar. En aan de hand van de
universele GPS-tijd werken alle installaties met dezelfde referentietijd.”
<< (B.B.) Megaprojets
L’automation d’un des plus grandsgisements de gaz au monde Pour les systèmes de sécurité et d’automation de l’usine on-shore dans un
des plus grands gisements gazeux au monde, ABB a opté pour un réseau fibre
optique. Les commutateurs Ethernet utilisés ont une synchronisation
temporelle de 1µs et un temps de reconfiguration de 30 ms. L’usine
on-shore de Nyhamna en Norvège est chargé de traiter et de préparer le gaz
brut provenant du gisement d’Ormen Lange, avant son export vers
l’angleterre.
Ormen Lange est un des plus important gisement de gaz au monde. Il est
situé sous la mer, à l’ouest de la Norvège. Le réservoir fait environ 40km
de long et 8km de large. Lorsque la production aura débuté, les
exportations de gaz de la Norvège augmenteront de 25%, faisant ainsi de ce
pays le troisième exportateur mondial. L’extraction et le transport du gaz
se font dans un environnement extrêmement difficile. Toutes les
informations de ce process, qui produit 70 millions de Sm³ (mètre cube
normal) de gaz par jour (plus de 800 Sm³/s), seront gérées par un réseau
Ethernet.
Les systèmes SAS et PIMS
ABB est en charge du système de sécurité et d’automatisation (SAS) et du
système d’information et de gestion de processus (PIMS) de l’usine de
Nyhamna. Ce site indus-triel est chargé de traiter et de préparer le gaz
brut provenant du gisement d’Ormen Lange, avant son export vers
l’angleterre.
Les deux systèmes Ils fonctionnent tous deux sur des réseaux Ethernet et
incluent tous les logiciels et matériels automatisés qui vont gérer
l’usine: 2000 moniteurs; les applications pour les opérations
quotidiennes, la maintenance, le planning (reports, tendances à long
terme, plan de production, revue de sûreté, rapports environnementaux …)
et, enfin, l’interface OPC pour les systèmes tiers (SAP, mesure, contrôle
de vibration, système de contrôle des vannes…).ABB est également
responsable de trois systèmes de protection de pipelines (Nyhamna, plate
forme off-shore de Sleipner, et le site de réception du gaz à Easington en
Angleterre). Ils protègent les pipelines des surpressions.
Une traçabilité complète
Les équipements ABB reposent sur les systèmes de contrôle 800xA, qui
intègrent des automates et des logiciels. Le logiciel est chargé dans le
contrôleur et la partie opérateur se trouve dans les serveurs et postes de
travail (clients). Les contrôleurs, serveurs et clients sont connectés
ensemble à plusieurs niveaux du réseau, par l’intermédiaire de switchs
Ethernet (dont environ 150 commutateurs de Westermo).Les switch Ethernet
Westermo ont une synchronisation temporelle de 1µs et un temps de
reconfiguration de 30 ms. Il s’agit de deux types: le T2008 et le R-208.
Le premier type de switch supporte les protocoles NTP/SNTP (Network Time
Protocol / Simple Network Time Protocol). Cela permet un marquage temporel
des paquets SNTP. Pionnier de cette technologie, Westermo atteint des
niveaux de précision très élevés, de l’ordre de 1µs ou plus.
En automatisation de process industriel, les réseaux Ethernet ont toujours
été limités par les variations du temps de transit des paquets de données
à l’intérieur des commutateurs. En fonction de la charge réseau, de la
taille des paquets, du nombre de switch entre le serveur et le client, la
transmission de données par les commutateurs peut introduire un décalage
temporel de plusieurs millisecondes. En fonction des technologies
utilisées, un paquet entré en premier dans un switch peut même ressortir
plus tard qu’un paquet qui est entré après lui. Un réseau équipé de
plusieurs commutateurs va, de plus, accumuler des erreurs de
synchronisation temporelle entre le serveur de temps et le client. La
précision du traitement de données nécessaire en automatisation de process
(synchronisation multi-axes dans les machines d’assemblage à cadence
rapide par exemple) ne pourra alors plus être atteinte. Dans le cas de
l’usine de Nyhamna, équipée de 150 switches, c’est un point critique.
Le commutateur attribue aux paquets de données une signature temporelle de
très haute précision permettant de retracer très exactement la chaîne des
événements du process. Les procédés industriels critiques ou sophistiqués,
qu’ils soient en temps réel ou non, peuvent maintenant être gérés en
protocole standard Ethernet SNTP.
Le seconde type de commutateur (R208) est conçu pour permettre aux réseaux
industriels d’être configurés en anneaux de redondance multiples. Ces
anneaux peuvent aussi être eux-même redondants. Ils éliminent ainsi les
pannes réseau dues à des défaillances de backbones optiques ou cuivre.
Stig Andheim d’ABB: «Nous avons choisi les commutateurs de ce fournisseur,
en premier lieu, pour la fonction de synchronisation temporelle. Plus
spécifiquement, pour leur possibilité d’être synchronisés avec une
référence temporelle universelle, par liaison GPS. Ce type d’application
requiert un très haut niveau de fiabilité de l’information transmise par
le réseau. La traçabilité totale des données transmises par les switch est
nécessaire. Avec le temps universel par GPS, nous sommes certains que tous
les équipements travaillent avec la même référence temporelle.»
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