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ACTUALIZACIÓN TECNOLÓGICA DE SISTEMAS DE CONTROL Y SEGURIDAD DE PLANTAS

2das Jornadas Técnicas sobre Acondicionamiento del Gas Natural

Calafate – 03 de octubre de 2008

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Introducción

El proyecto tuvo por objeto realizar la Actualización Tecnológica de los Sistemas de Control y Seguridad de las Plantas de Proceso de Cañadón Alfa, Tierra del Fuego, propiedad de Total Austral S.A.

Aspectos principales:• Sistemas instalados previamente se encontraban en plataformas híbridas que no respondían a los estándares de la compañía.• Se decidió su reemplazo para obtener una plataforma que unifique los sistemas de control y otra los sistemas de seguridad.• Parte de la migración se ejecutó con las plantas en operación lo cual impuso condiciones especiales a la ejecución de la tarea.

Resultados obtenidos:• Mayor eficiencia en la administración de niveles de seguridad.• Mejores herramientas de diagnóstico y operación. • Amplia integración de los sistemas.• Disponibilidad de E/S de reservas para desarrollos futuros.

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Ubicación geográfica

CANADON ALFA

RIO CULLEN

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Sistemas existentes

La Planta de Cañadón Alfa se encontraba protegida por un Triconex y un PLC5 A&B, dedicados a las unidades de compresión de LP/LPG y plantas de gas LTS 1/2 respectivamente.

“LTS1/2” PLC5 Allen & Bradley (ESD 400): Este PLC5 A&B con CPU redundante fue instalado en 1995, para proveer funciones de ESD y Fire&Gas a las siguientes unidades:

• LTS-1 (tratamiento de gas, ajuste de punto de rocío) • LTS-2 (tratamiento de gas, ajuste de punto de rocío)• MP Compression (3 turbocompresores existentes)

Adicionalmente el ESD 400 implementaba las siguientes funciones:

• Fire water system (bombas de extinción de fuego)• Nivel ESD1.0• Telemetría de Baterías remotas 1, 2, 3, 4 y Alfa Sur. La

información de monitoreo, control y seguridad se conectaba a través de radioenlaces al sistema InTouch existente.

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Sistemas existentes

“LTS1/2” PLC5 Allen & Bradley: Este PLC5 A&B con CPU Simplex provee la lógica de control de las siguientes unidades:

• LTS-1 (tratamiento de gas, ajuste de punto de rocío) • LTS-2 (tratamiento de gas, ajuste de punto de rocío)

Fire & Gas ArchitectureEl sistema de Fire&Gas estaba basado en un sistema analógico marca Cerberus™ que realizaba las siguientes funciones:• Adquisición de las señales de FDs, GDs, SDs y PBs.• Procesamiento de señales, generación de alarmas y

señales de disparo por medio de contactos de salida.• Interconexión de los contactos con el sistema ESD 400

para ser usados en la matriz de Fuego y Gas

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Sistemas existentes

“LPG” Triconex™Este PLC de seguridad, instalado en 1999, protege las siguientesinstalaciones:• LPG• LP compression• Unidades de generación de energía• Servicios misceláneos y válvulas de shutdown

“Este hardware no fue parte de la migración”.

“LPG” Foxboro™ V6.5Este DCS maneja las estrategias de control de las siguientes instalaciones:• LPG • LP compression• Unidades de generación de energía• Servicios misceláneos

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Arquitectura existente

LPG PLANT LP COMP.

SISTEMA DE CONTROLFOXBORO IA

SISTEMA DE SEGURIDAD

TRICON

Consolas de operación Foxboro version 6.5LPG y LP compression

LTS1 LLP COMP

LTS2

SISTEMA DE CONTROL

A&B PLC5 SIMPLEX

SISTEMA DE SEGURIDAD

A&B PLC5 DUPLEX

MP COMP.

Consolas de operaciónInTouch

Consola de operaciónMP compressors A/B

TELEMETRIA A BATERIAS REMOTAS

F&GCerberus

F&GMatrix

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Alcance de la actualización

• El objetivo de la actualización fue reemplazar la tecnología convencional basada en PLCs estándares por un PLC de seguridad con certificación SIL para el área de seguridad y un DCS para el área de control.

• Los sistemas existentes no se ajustaban a los estándares de Total y se encontraban en un grado de obsolescencia y sobrecarga que hacían imposible su expansión futura.

• Se reemplazó el PLC5 de LTS1/2 (ESD) y el sistema Cerberus™ (Fire and Gas) por un PLC Triconex™ que responde a una arquitectura TMR 2oo3.

• El PLC5 de procesos de LTS1/2 fue reemplazado por un DCS basado en el sistema IA Series™ V8.2. Aprovechando la migración, también fueron actualizados a esta versión los controladores y estaciones de operación del DCS existente de LPG, para así obtener un sistema de control completamente integrado.

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Alcance de la actualización

• Se desarrollaron, implementaron y comisionaron todas las interfases gráficas correspondientes a ambos sistemas (Seguridad y Procesos). Las interfases gráficas tanto de operación como de mantenimiento fueron rediseñadas e integradas al sistema BPCS.

• Se definieron, estandarizaron y probaron los módulos básicos de programa y bloques funcionales típicos. Se realizó el upgrade a las nuevas versiones del sistema de control de procesos.

• Se efectuó la migración gradual de las señales desde los sistemas a De-comisionar a los nuevos sistemas basados en una programación HOT TRANSFER. Durante la migración ambos sistemas convivieron en forma paralela.

• Debido a que gran parte de la migración se realizaría con las instalaciones en marcha se desarrollaron procedimientos de transferencia para cada lazo (Switch over Procedures).

• Permanentemente se buscó garantizar que las instalaciones estuvieran completamente protegidas y operativas tanto con los antiguos o nuevos sistemas.

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Arquitectura actualizada

LPG PLANT LP COMP.

SISTEMA DE CONTROLFOXBORO IA

SISTEMA DE SEGURIDAD

TRICON

Consolas de operación Foxboro version 8.2LTS1, LTS2, LPG, MP y LP compression (ESD & CONTROL)

LTS1 LLP COMP

LTS2

SISTEMA DE CONTROL

FOXBORO I/A

SISTEMA DE SEGURIDAD Y F&G TRICON

MP COMP.

TELEMETRIA A BATERIAS REMOTAS

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Otras actividades

• Las funciones de telemetría implementadas en el PLC5 de seguridad fueron transferidas al BPCS por medio de una nueva interfase de conexión serie. De esta manera, todas las funciones de control y monitoreo de información remotas quedaron separadas del sistema del seguridad. La BDD de telemetría quedó conformada por aproximadamente 850 señales.

• Dentro del nuevo sistema de seguridad se asignaron tarjetas de E/S en chassis dedicados solamente para las señales de Fire & Gas con el objetivo de segregar estas señales del resto de las señales de seguridad.

• Se reemplazaron los detectores de llama y gas por nuevos equipos que trabajan en 4-20 mA.

• Se reemplazaron todos los detectores de humo que reportaban al sistema Cerberus por dispositivos de los llamados “inteligentes” manejados por una central Siemens que reporta el estado de los detectores al nuevo sistema ESD.

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En el dimensionamiento del nuevo sistema de seguridad se consideró las IO existentes, las nuevas señales provenientes del 4º Compresor de MP y las señales de los nuevos detectores de fuego y gas. También en el cómputo de entradas y salidas, se consideró un 20% de reserva en la capacidad tanto de señales como de slots físicos asumiendo que durante el desarrollo de la ingeniería de integración se agreguen señales existentes o nuevas no identificadas en esta etapa.

Tipo IO Cantidad IO Requerida

Cantidad de Tarjetas

Cantidad de IO

InstaladoAI – Para Transmisores de 2 y 3 Hilos 209 4 256

DI – Supervisada 189 7 224

DI 342 6 384

DO 240 15 240

DO – Supervisada 21 2 32

DO – Salida Con Relee 12 1 32

Dimensionamiento del Sistema

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Fases del Proyecto

Preparación del trabajo La preparación de las actividades fue una tarea de

ingeniería realizada en diferentes etapas, con un grado de precisión creciente. Se establecieron tres etapas principales: en la primera se definieron los procedimientos de trasferencia por cada Unidad/Planta y

equipo, luego se pautaron los procedimientos detallados para cada señal involucrada y finalmente se construyeron los paquetes de trabajo que permitieron definir los recursos y cronogramas de la migración.

Ejecución de la TransferenciaLa transferencia de las señales se realizó bajo

responsabilidad de Total, por un equipo formado por personal de Total y TECNA y de acuerdo al programa acordado con el área de operaciones.

Desmantelamiento del equipo obsoletoComo último paso de los trabajos, todo el

equipamiento antiguo fue removido e ingresado a depósitos de la Compañía.

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Transferencia

1- Un equipo interdisciplinario formado por técnicos de la GP (Gerencia de Proyectos) de Total y de TECNA analizó y definió la filosofía general con que se realizaría la transferencia. Se definieron aquellos lazos que deberían ser migrados en caliente (Hot Transfer) y aquellos que requieren paro de planta (Cold Transfer), teniendo en cuenta la seguridad de las instalaciones y los requerimientos

operativos.

2- Se desarrollaron los procedimientos de migración específicos para cada “Tipo” de lazo que servirían como modelo a aplicar para el total de las señales. Para las señales críticas se implementaron conexiones cableadas temporarias entre el PLC5 A&B y el nuevo PLC Triconex y en caso que no fueran críticas se establecía un vínculo por comunicaciones a fin de mantener el nivel de protección durante la transferencia.

3- La última etapa fue la definición de los paquetes de trabajo. Se desarrolló un paquete de trabajo de seguridad por cada nivel de Shutdown y un paquete de proceso por cada display de proceso.

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Ejecución de la Transferencia

1- Transferencia en caliente de funciones de Control y Monitoreo

La transferencia se realiza en sala técnica, donde cada par se desconecta desde su posición original y se reconectan a su nueva posición. Para cada señal a transferir se ha especificado las acciones que deben tomarse a nivel de campo para permitir la trasferencia segura. Estas acciones pueden incluir la operación de bypasses, bloqueos, forzados manuales, etc.

2- Transferencia en caliente de funciones de ESDÍdem al anterior. Este es el tipo más crítico de

transferencia, ya que durante el proceso de cambio de las señales, la planta quedará protegida por dos equipos separados que deberán estar “sincronizados” (por cableado o comunicación).

3- Transferencia en caliente de Fire & GasEsta transferencia involucra cambios en sala, donde

las señales provenientes de los detectores son conectadas al nuevo sistema, a la vez que en campo se reemplazan los viejos detectores de Fuego y gas por los nuevos.

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Ejecución de la Transferencia

SD3.1.E

SD2.3.E

IN 1

SD matriz en TRICON SD matriz en PLC 400

IN 2

IN 1 IN 2

SDV1

SD3.1.E

SD2.3.E

IN 1 IN 2

IN 1 IN 2

SDV1 SDV2

SDV3

SDV2

SDV3

El concepto de sincronización de las matrices de SD de ambos PLCs se obtiene por medio de una conexión cableada o por comunicación, según la criticidad, que refleja el estado de la barra de SD en un equipo (ESD 400) como una entrada de Trip hacia el otro equipo (Triconex) o viceversa.

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Ejecución de la Transferencia

Para que el operador pudiera reconocer fácilmente qué porción de la planta había sido migrada se procedió a marcar las áreas no operativas de cada sistema (existente y nuevo).

Por ejemplo: si la ESDV-1646 aún era manejada por el PLC5 la misma figuraba grisada en el display de Foxboro I/A. Ni bien esta válvula era migrada se actualizaba dicha pantalla mostrándola de forma normal y se grisaba la pantalla del InTouch para dejar de

manifiesto que ya no era procesada por el PLC5. De esta forma los operadores podían notar

rápidamente desde qué sistema monitorear o comandar los equipos de campo.

Los lazos transferidos al sistema Foxboro™ I/A (BPCS) fueron borrados del sistema InTouch y de los PLC5 a fin de facilitar la coexistencia durante el proceso de migración y atenuar el impacto sobre la operación.

Una vez que se transfirió la última señal del PLC5 de procesos el mismo fue decomisionado. Para el PLC5 de seguridad hubo que culminar la transferencia de la telemetría al nuevo BPCS para finalmente poder decomisionarlo.

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Conclusiones

1- Los trabajos de actualización tecnológica implican riesgos que pueden evitarse o mitigarse por medio de una cuidadosa planificación de las actividades, adoptando la tecnología que mejor se ajusta en cada caso y realizando una ingeniería detallada y un exhaustivo conjunto de pruebas para cada sistema a implementar.

2- El valor agregado adicional de estas actividades subyace en la adecuación y revisión de las estrategias de control y seguridad implementadas, es decir, no simplemente cambiar la tecnología para implementar lo mismo sino aprovechar la inversión para dejar mejores y más eficientes sistemas de protección para personas e instalaciones.

3- Es de vital importancia la conformación de equipos de trabajo bien comunicados, donde estén involucrados todos los sectores que tienen intereses en las instalaciones: ingeniería, mantenimiento, operaciones y calidad, a fin de garantizar el cumplimiento de los estándares de la compañía y adaptar las tareas programadas a los requerimientos diarios de operaciones.

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Conclusiones

4- Los procedimientos de configuración basados en típicos que han sido testeados exhaustivamente antes de su propagación a todos los lazos del sistema han demostrado ser de crucial importancia en el desarrollo de los trabajos. La clave es trabajar antes, sobre los estándares y luego configurar sobre seguro.

5- La elaboración de procedimientos típicos para cada tipo de lazo, con secuencias paso a paso garantizaron la mitigación de los imprevistos a la hora de realizar los cambios en caliente, evitando impactos negativos en la producción y logrando una suave transición hacia las nuevas aplicaciones, mejorando así la curva de aprendizaje del personal.

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Agradecimientos

MUCHAS GRACIAS POR SU TIEMPO.