Reverse engineering într-o stație de măsură gaze naturale

 

Staţiile de măsură a gazelor naturale sunt obiective din cadrul unui sistem de transport prin conducte, destinate măsurării fluxurilor de gaze naturale pe diferite direcţii de consum. Acestea sunt dotate cu mai multe linii de măsură echipate cu contoare de gaz funcţionând pe principiul ultrasonic sau cu element deprimogen. Măsurarea debitelor de gaze în aceste staţii este de obicei fiscală. În aceste condiţii, dacă se folosesc contoare de debit ultrasonice pe liniile de măsură, este necesar ca staţia să conţină suplimentar cel putin un debitmetru cu turbină, cu ajutorul căruia, prin manevre adecvate de robinete, să poată fi făcută verificarea periodică a functionării corecte a debitmetrelor ultrasonice. S.C. Hasel Invent S.R.L. execută lucrări de proiectare, montaj şi mentenanţă pentru astfel de sisteme de măsură a fluxurilor de gaze. În cadrul unui contract executat pe parcursul anului 2015, specialiştii firmei s-au confruntat cu o serie probleme tehnice deosebite legate de o instalaţie de măsură fiscală cu trei linii ultrasonice şi o linie de verificare cu contor cu turbină, instalaţia fiind complet automatizată şi cu posibilitate de monitorizare a funcţionării la camera de comandă din incinta staţiei. Această instalaţie conţine dulapuri de automatizare cu PLC-uri, care preiau de la calculatoarele de debit şi de la gazcromatograful de proces, parametrii fluxurilor de gaze şi comandă în secvenţă automată, schimbarea liniilor de măsură corespunzător debitelor de gaze tranzitate prin staţie în aşa fel încât să se menţină incertitudinea de măsurare în limitele prescrise. Verificarea periodică a funcţionării corecte a linilor de măsură ultrasonice cu ajutorul contorului cu turbină se face de asemenea în mod automat, prin secvenţe programate la nivelul PLC-urilor.

Problemele apărute la aceste sisteme de măsură au fost următoarele:

  1. Calculatoarele de debit nu mai comunicau cu PLC-urile, motiv pentru care reglajul automat al debitelor sau presiunilor de gaze pe liniile de consum nu se mai putea face.
  2. O parte din robinetele de secţionare care intrau în secvenţele automate de verificare a contoarelor ultrasonice nu mai puteau fi comandate de către PLC.
  3. În instalaţia tehnologică a staţiei au fost făcute modificări prin introducerea unor robinete cu acţionare electrică, suplimentare, care trebuiau integrate în instalaţia de automatizare.
  4. Beneficiarul a solicitat transmiterea datelor la distanţă, la un dispecereat aflat la cca 20 km de staţie, prin intermediul unei linii de fibră optică şi asigurarea posibilităţii de comandă şi monitorizare a funcţionării întregii staţii din acest dispecerat, fără prezenţa personalului de operare în staţie.
  5. Programele instalate pe PLC-uri nu erau acesibile întrucât nu se cunoşteau parolele de acces, iar dezvoltatorul acestui sistem nu răspundea la solicitarea de rezolvare a problemelor.

În aceste condiţii existau două posibilităţi de aducere a staţiei la funcţionalitatea solicitată de beneficiar şi anume:

  1. Înlocuirea completă a tablourilor de automatizare cu PLC-uri cu sisteme de control noi, proiectate conform noilor solicitări.
  2. Ştergerea completă a aplicaţiilor software atât pe PLC-uri cât şi pe calculatorul de proces şi după identificarea completă a tuturor componentelor instalaţiei de măsură şi automatizare, rescrierea completă a acestor aplicaţii

 

Problemele apărute la aceste sisteme de măsură au fost următoarele:

  1. Calculatoarele de debit nu mai comunicau cu PLC-urile, motiv pentru care reglajul automat al debitelor sau presiunilor de gaze pe liniile de consum nu se mai putea face.
  2. O parte din robinetele de secţionare care intrau în secvenţele automate de verificare a contoarelor ultrasonice nu mai puteau fi comandate de către PLC.
  3. În instalaţia tehnologică a staţiei au fost făcute modificări prin introducerea unor robinete cu acţionare electrică, suplimentare, care trebuiau integrate în instalaţia de automatizare.
  4. Beneficiarul a solicitat transmiterea datelor la distanţă, la un dispecereat aflat la cca 20 km de staţie, prin intermediul unei linii de fibră optică şi asigurarea posibilităţii de comandă şi monitorizare a funcţionării întregii staţii din acest dispecerat, fără prezenţa personalului de operare în staţie.
  5. Programele instalate pe PLC-uri nu erau acesibile întrucât nu se cunoşteau parolele de acces, iar dezvoltatorul acestui sistem nu răspundea la solicitarea de rezolvare a problemelor.

 

În aceste condiţii existau două posibilităţi de aducere a staţiei la funcţionalitatea solicitată de beneficiar şi anume:

  1. Înlocuirea completă a tablourilor de automatizare cu PLC-uri cu sisteme de control noi, proiectate conform noilor solicitări.
  2. Ştergerea completă a aplicaţiilor software atât pe PLC-uri cât şi pe calculatorul de proces şi după identificarea completă a tuturor componentelor instalaţiei de măsură şi automatizare, rescrierea completă a acestor aplicaţii

Beneficiarul a optat pentru a doua soluţie, astfel încât S.C. Hasel Invent S.R.L. a trecut la formarea unei echipe de specialişti şi demararea lucrărilor de reverse engineering pentru staţia de măsură gaze în cauză. Termenul de finalizare a lucrării a fost de o lună, timp în care instalaţia trebuia repusă în funcţiune la parametri proiectaţi iniţial şi cu funcţionalitatea extinsă conform cerinţelor de la punctele 1-4, enumerate mai sus, una din cerinţele importante fiind controlul total de la dispeceratul aflat la distanţă.

În aceste condiţii, toate elementele instalaţiei au fost, în primă fază, identificate si verificate individual, de la intrările şi ieşirile modulelor PLC-urilor, din dulapul de automatizare la vanele cu acţionare electrică şi pneumatică din teren. După ce s-au făcut constatările necesare şi s-a realizat un relevé iniţial, s-a început testarea comunicaţiei dintre PLC-urile prezente în camera de automatizare şi elementele din teren. S-au identificat astfel patru linii seriale de comunicaţie, două dintre ele folosind protocolul de comunicaţie Profibus DP, iar celelalte două, protocolul Modbus RTU. S-au verificat apoi telegramele de comunicaţie ale vanelor, cu ajutorul unui PLC de test, păstrându-se astfel posibilitatea de readucere a staţiei în parametrii originali de funcţionare. În acest fel pe toată perioada testelor nu a fost necesară oprirea staţiei sau devierea gazelor naturale pe un alt traseu, deoarece după fiecare fază de testare se putea reveni la configuraţia originală prin instalarea PLC-urilor cu programul original, urmând ca acestea să fie formatate şi încărcate cu noile programe doar după finalizarea tuturor testelor noilor aplicaţii software.

 

 

După verificarea comunicaţiei dintre PLC-uri şi elementele din teren, s-a verificat funcţionalitatea aplicaţiei de monitorizare şi comandă instalată pe cele două servere şi pe cei doi clienţi din staţie. S-a decis ca pentru a se putea face pe viitor o mentenanţă mai rapidă în staţie, este necesară implementarea în aplicaţie a unei secţiuni care permite testarea şi verificarea intrărilor şi ieşirilor analogice şi digitale din sistem dar şi a telegramelor de comunicaţie cu vanele, atât prin protocolul Modbus RTU, cât şi prin protocolul Profibus DP. Astfel s-a realizat implementarea unei noi secţiuni de program, dedicată mentenaţei.

În final aplicaţiile software create de Hasel, au fost testate şi instalate pe aceleaşi echipamente, realizându-se astfel performanţa de a se prelua controlul unor echipamente la care în mod normal ar fi trebuit renunţat datorită lipsei parolelor de acces la modificarea aplicaţiilor software originale.

Ingineria inversă s-a dovedit a fi foarte utilă pentru rezolvarea problemelor şi obţinerea controlului total asupra unei instalaţii. Utilizarea ei a permis astfel atât îmbunătăţirea sistemului, cât şi evitarea în viitor a apariţiei dificultăţilor legate de mentenanţa unor astfel de sisteme.