Методы и технологии

Сквозное проектирование с использованием единых баз данных

Все проекты АСУ ТП энергообъектов полностью выполнены в форматах баз данных. Клеммные соединения во всех кроссовых шкафах ПТК, в сборках задвижек, в промежуточных соединительных коробках и шкафах, в стендах датчиков и т.п., жилы всех силовых и контрольных кабелей «полевого» уровня и кабелей ПТК – всё это является информацией, представленной в виде базы данных. База данных соединений проекта АСУ ТП, например, для энергоблока 800 МВт, содержит более 140 000 записей.

Проектная документация является просто отчётами из базы данных, внешний вид которых полностью соответствует требованиям ГОСТов и может ничем не отличаться от «традиционной» документации, выполненной, например, в графическом редакторе AutoCAD.

База данных содержит не только информацию по «полевому» уровню, но и информацию по ПТК: адрес сигналов в кроссовых шкафах ПТК, номер контроллерной стойки, модуля, канала в ПТК, информацию по участию сигналов в технологических алгоритмах и на видеограммах автоматизированных рабочих мест (АРМ), и т.п.

Таким образом, база данных содержит всю информацию по каждому сигналу, начиная от места его формирования - первичного измерительного преобразователя (датчика) или исполнительного механизма - до задач, в которых он используется.

Преимущества такого подхода к проектированию очевидны:

• увеличение скорости проектирования;
• значительное уменьшение количества ошибок при проектировании, в связи с тем, что на несколько порядков возрастают возможности по анализу и проверке проекта;
• практически полное исключение ошибок на границах стыковки ПТК и оборудования «полевого» уровня;
• существенное облегчение монтажа и наладки АСУ ТП. При сопровождении монтажа и наладки АСУ ТП бумажными копиями проектной документации практически не пользовались;
• облегчение эксплуатации АСУ ТП. При необходимости выяснения места неисправности обеспечен быстрый доступ к актуальной информации по любому каналу «снизу-доверху» (на оперативных рабочих местах специалистов АСУ ТП установлена специальная программа, позволяющая получить любую актуальную информацию, внесённую в базу данных на стадии проектирования и скорректированную по результатам монтажа и наладки).

Предоставление потребителю высокоуровневых технологических САПР

Отличительной особенностью ПТК «Космотроника-Венец» является то, что в состав поставки входит:

• технологическая САПР, позволяющая Заказчику и технологическим организациям самостоятельно проектировать (мнемосхемы, базы данных, алгоритмы и т.п.), модернизировать и отлаживать АСУ ТП на уровне технологического языка (не требующего знания программирования) и без участия поставщика ПТК. Более того, САПР позволяет проектировать и вводить в комплекс новые технологические модули и создавать алгоритмические модели технологического оборудования;
• готовые, настраиваемые на технологическом уровне, подсистемы и типовые рабочие места.

Существенным достоинством SCADA-системы и САПР являются их доступность и простота освоения по сравнению с западными аналогами, квалифицированное проектирование с использованием которых в большинстве случаев доступно только специалистам фирм-поставщиков ПТК. Характерным примером, подтверждающим этот факт, является то, что АСУ ТП блоков №1 и №2 800 МВт НВГРЭС были полностью спроектированы силами технологического персонала станции без привлечения специализированных технологических организаций.

Потребителям поставляется полный комплект документации, достаточный для самостоятельного освоения и проектирования АСУ ТП. В режиме горячей линии обеспечиваются консультации и оперативное решение текущих вопросов. Система является открытой для её расширения и внесения дополнительных возможностей, необходимых Заказчику.

Мощные средства разработки, отладки, сопровождения и модернизации технологического обеспечения

В марте 2012 года был введен в эксплуатацию полномасштабный компьютерный тренажер для энергоблоков 800 МВт Сургутской ГРЭС-2. Основной целью создания компьютерного тренажёра является обеспечение процесса обучения и тренировки оперативного персонала в режиме реального времени с возможностью имитации его деятельности во всех эксплуатационных режимах работы оборудования: нормальных, переходных, предаварийных, аварийных, режимах пусков и остановов из различных тепловых состояний. С другой стороны тренажёр нашей разработки может быть использован в качестве испытательного стенда для изучения и отладки прикладного программного обеспечения АСУТП энергоблока-прототипа: защит, блокировок, сигнализации, АВР, автоматического регулирования, функционально-группового управления и т.п.

Полнота моделирования включает в себя не только технологическое оборудование и режимы его работы, контролируемые параметры и органы управления, но также и набор воспроизводимых аварий и отказов в работе оборудования и устройств автоматики. Всё это в совокупности обеспечивает использование тренажёра на всех этапах проведения подготовки оперативного персонала энергоблока:

при начальной подготовке;

при подготовке на новую должность;

при противоаварийных тренировках смены;

в соревнованиях и конкурсах профмастерства.

Использование современных технических средств

В аппаратуре нижнего уровня используются промышленные контроллеры СРС150 фирмы FASTWEL.

В ПТК используются интеллектуальные модули УСО, обеспечивающие прием и выдачу всей номенклатуры сигналов, используемой на современных энергообъектах. В каждом УСО находятся два взаиморезервирующих однокристальных контроллера. Использование интеллектуальных УСО в отличие от систем, в которых все функции опроса в стойке возлагаются на один единственный центральный контроллер, позволяет:

• разгрузить центральный контроллер от рутинных операций циклического опроса датчиков, фильтрации, предварительной обработки, и передавать в центральный контроллер только существенную информацию;
• сделать любой сигнал инициативным, работающим по прерыванию;
• программировать режимы работы УСО (период опроса, режимы фильтрации и т.п.);
• проводить самодиагностику УСО, что повышает общую надежность системы;
• при использовании системы единого времени (СЕВ) обеспечить синхронный опрос всех входных сигналов в комплексе в единые моменты времени, привязанные к единой секундной метке;
• обеспечить привязку входной информации от датчиков ко времени с точностью не хуже 1 мс;
• проводить автоматическую программную коррекцию метрологических характеристик измерительных каналов с целью устранения уходов точностных характеристик в результате старения элементов.
• контроллерные станции и компьютеры объединяются в единую систему посредством дублированной локальной сети стандарта Ethernet (100МГц/1ГГц), использующей современные сетевые коммутаторы и в качестве сетевых магистралей оптоволоконные кабели и витую пару.

Высокоточная система единого времени, с возможностью синхронизации от спутниковых навигационных систем

В составе ПТК поставляется система единого времени (СЕВ), обеспечивающая точность привязки сигналов к астрономическому времени не хуже 1 мс. Основу СЕВ составляет плата генератора сигналов времени (ГСВ), устанавливаемая в слот материнской платы MicroPC. Плата имеет вход синхронизации от спутниковой навигационной системы GPS. Точность ГСВ при автономной работе не хуже ±3,6*10-8 (уход времени не более 1 с за 320 дней). Раздача секундных меток в комплексе осуществляется по выделенной магистрали (интерфейс RS-485, магистраль - витая пара или оптоволокно). Кроме того, плата ГСВ имеет выходы для раздачи секундной метки внутри стойки на интеллектуальные УСО и в виде прерывания в MicroPC. Обеспечивается возможность резервирования СЕВ и взаимной синхронизации полукомплектов.

Использование высокоскоростной сети

В ПТК «Космотроника-Венец» используется сеть Ethernet со скоростью обмена информацией 100 Мбит/с и 1 Гбит/c. Благодаря этому отсутствуют проблемы, вызванные ограниченной пропускной способностью цифровых линий связи и присущие полевым шинам, где появляется необходимость ограничения обмена между нижним и верхним уровнем ПТК путём ограничения перечня передаваемых сигналов, увеличения циклов передачи сигналов и т.п. Отсутствие таких проблем позволяет на порядки расширить многочисленные сервисные функции, в том числе представление на верхнем уровне структурных схем алгоритмов с возможностью отображения на них в реальном времени значений аналоговых и дискретных сигналов в каждой точке алгоритма до и после каждого элемента схемы; регистрацию и архивирование на верхнем уровне действительно всех сигналов и, как следствие, существенное расширение возможностей для анализа отключений технологического оборудования, аварийных ситуаций и т.п.
Даже в самых критических ситуациях на энергоблоках 800 МВт степень загрузки сети ПТК «Космотроника-Венец» не превышает 7-8 %.