Опыт создания АСУ ТП на базе ПТК «Торнадо-N» (часть 2)

В первой части статьи (см. «ИСУП». 2014, № 2) была описана организация программно-тех нического комплекса «Торнадо-N». Приведем примеры решений задач автоматизации на базе этого ПТК.

Оптимальное подключение унаследованных полевых кабельных трасс

Рассмотрим, как может быть решена задача привязки унаследо ванных технических средств поле вого уровня к АСУ ТП на базе ПТК «Торнадо-N», на примере замены морально и технически устаревшей системы контроля и управления (СКУ) энергоблока одной из тепло электростанций на новую АСУ ТП. Схема организации ПТК для этой новой системы была представле на на рис. 3 в первой части данной статьи. При демонтаже старой системы [рис. 1 (4) а] в качестве унаследо ванного оборудования были остав лены шкафы клеммников, распо ложенные в помещении под поме щением шкафов СКУ (на нижней отметке). К клеммникам в этих шка фах подключены имевшиеся ранее на объекте полевые кабельные трас сы, обеспечивающие подключение унаследованных датчиков, регули рующей запорной арматуры (РЗА) и механизмов собственных нужд (МСН). Вместо шкафов СКУ на верх ней отметке были установлены шкафы ПТК с модулями УСО. При монтаже новой системы каждый шкаф УСО был связан кабельными трассами с одним или несколькими расположенными непосредствен но под ним шкафами клеммников. Шкафы УСО были размещены и скомпонованы так, чтобы соеди няющие клеммники и модули УСО кабели шли почти строго верти кально, по кратчайшей, как пока зано на рис. 1 (4) б. Следует подчеркнуть, что при проектировании каждый располо женный на нижней отметке шкаф клеммников привязывался только к одному шкафу УСО, расположен ному на верхней отметке. Перечислим преимущества та кого решения: 1) предельно возможная эко номия кабеля при монтаже новой АСУ ТП; Опыт создания АСУ ТП на базе ПТК «Торнадо-N». Часть 2 Новосибирская компания «Модульные Системы Торнадо» успешно разра ботала и апробировала программно-технический комплекс «Торнадо-N», на основе которого возможно создание современных распределенных автоматизированных систем управления технологическими процессами с общим количеством каналов контроля и управления от нескольких де сятков до нескольких десятков тысяч. Во второй, заключительной части статьи на примере трех решений показаны преимущества АСУ ТП, по строенных на базе ПТК «Торнадо-N». ЗАО «Модульные Системы Торнадо», г. Новосибирск * Первой цифрой обозначен номер иллюстрации в данном издании, цифрой в скобках – ее сквозной номер в полной статье. Рис. 1 (4)*. Замена системы контроля и управления (СКУ) энергоблока теплоэлектростанции на АСУ ТП: а – схема подключения до демонтажа СКУ; б – после установки АСУ ТП. а б 70 Журнал “ИСУП” № 3(51)_2014 Автоматизация на практике 2) предельная простота монта жа кабельных трасс, соединяющих унаследованные шкафы клеммни ков со шкафами УСО вновь уста навливаемого ПТК, и как следст вие – простота последующей экс плуатации АСУ ТП в этой части; 3) минимизация ошибок при проектировании и монтаже благо даря предельной простоте тополо гии подключений к ПТК полевых кабельных трасс. При этом монтаж ники были полностью избавлены от необходимости разделывать так называемые «штаны», показанные на рис. 1 (4) а, когда цепи из одного полевого кабеля приходится вво дить не в один, а в несколько шка фов с техническими средствами системы управления; 4) возможность «распараллели вания» работ по монтажу кабельных трасс: монтажников можно разбить на пары, каждая из которых отвеча ет только за свою строго обособлен ную часть шкафов; 5) как следствие пункта 4 – воз можность выполнить монтаж но вой системы в рекордно короткие сроки (что и было сделано); 6) не зависящее от монтажа по левых кабельных трасс принятие решений о привязке унаследован ных технических средств к управ ляющим программам. Важно, что эта привязка не физическая, как в традиционных АСУ ТП, а логи ческая, настраиваемая на уровне управляющих программ.

Решение для небольшого территориально распределенного объекта

В тех случаях, когда автомати зируемый технологический объект состоит из нескольких небольших, но значительно удаленных друг от друга частей, применение ПТК «Торнадо-N» может обеспечить значительную выгоду по сравне нию с традиционными решениями. В качестве примера приве дем решение по созданию АСУ ТП ПТК на базе «Торнадо-N» для узла подпитки теплосети одной из тепло электростанций, состоящего из цен тральной части (собственно узла подпитки) и расположенных на рас стоянии более 1 километра от нее двух баков, западного и восточного. Количество каналов контроля и управления, которые требова лось реализовать в каждой из этих частей, было относительно неболь шим и не превышало ста. В случае применения ПТК с традиционной организацией при шлось бы использовать три контрол лера, по числу значительно удален ных друг от друга частей объекта автоматизации. На таком большом расстоянии для надежной связи контроллеров между собой в реаль ном времени может быть использо вана дублированная сеть Ethernet, реализованная с применением оп товолокна. На рис. 2 (5) представлено аль тернативное решение для автома тизации узла подпитки, построен ное на базе ПТК «Торнадо-N». Управление всем комплексом узла подпитки осуществляют дубли рованные промышленные компью теры в шкафах A и Б, установленных в помещении центральной части объекта. Эти компьютеры через ду блированную сеть Ethernet взаимо действуют в реальном времени с мо дулями УСО в шкафах центральной части и в шкафах, установленных в помещениях западного и восточ ного баков. Использование дублированных оптоволоконных линий связи обес печивает надежное и достаточно быстрое взаимодействие управля ющих компьютеров с расположен ными на значительном удалении модулями УСО, к которым подклю чены датчики, регулируемая запор ная арматура (РЗА) и механизмы собственных нужд (МСН) западно го и восточного баков. Важно, что время опроса моду лей УСО западного и восточного баков из управляющих компьютеров несущественно отличается от вре мени опроса модулей УСО централь ной части, что обеспечивает надеж ную бесперебойную работу всей сис темы управления. Также следует заметить, что при выходе из строя одного из дублиро ванных управляющих компьюте ров система продолжит свою рабо ту без потери функциональности. При традиционной организации такую надежность можно обеспе чить, только дублируя контроллеры в центральной части и на западном и восточном баках. При повышенной надежности суммарная стоимость этого реше ния оказалась существенно мень ше, чем стоимость традиционного решения, что склонило чашу весов в пользу выбора ПТК «Торнадо-N».

Обобществление датчиков

Еще один заслуживающий вни мания вариант применения ПТК «Торнадо-N» был использован при выполнении следующего заказа. В ходе работ по проектирова нию и поставке АСУ ТП для неболь шого технологического объекта вы яснилось, что заказчику требуется независимо работающая система управления вторым, тоже неболь шим объектом, расположенным ря дом с первым. При этом оказалось, что часть технологических парамет ров необходимо контролировать и в первой, и во второй системе управления. Важно подчеркнуть, что по тре бованиям эксплуатации системы должны были функционировать строго независимо друг от дру га. В частности остановка одной из них никак не должна была вли ять на работу другой. При традиционном подходе в та ких случаях положено создавать две независимые, физически изо Рис. 2 (5). АСУ ТП ПТК на базе «Торнадо-N» для узла подпитки теплосети на теплоэлектростанции 71 Журнал “ИСУП” № 3(51)_2014 Автоматизация на практике лированные системы управления, в каждой из которых есть собствен ный контроллер, возможно не один, и собственный набор датчиков. При использовании ПТК «Тор надо-N» также можно было бы со здать две независимые изолирован ные системы. При этом потребо вались бы два комплекта датчиков для ввода общих параметров. Но было реализовано представ ленное на рис. 3 (6) решение, в ко тором управляющие компьютеры первой и второй систем установле ны в отдельных шкафах, а все моду ли УСО для обеих систем установ лены в одном общем шкафу. В общем шкафу одна груп па модулей УСО взаимодействует только с техническими средствами полевого уровня первой системы, а другая группа модулей задейст вована исключительно в работе второй системы. Но есть и третья группа модулей УСО, к каналам ко торых подключены датчики, конт ролирующие общие технологиче ские параметры. Напомним, что из модуля УСО серии MIRage-N текущее состоя ние любого подмножества его ка налов ввода по запросу может быть передано через дублированную сеть Ethernet в любой подключенный к этой сети компьютер. Поэтому модули УСО третьей «общей» груп пы опрашиваются из управляющих компьютеров и первой, и второй системы. Заметим, что без потери качества к любому каналу модуля УСО тре тьей группы можно подключать лю бые датчики соответствующего типа, необходимые только для первой или только для второй системы. Такое решение в условиях дан ного заказа оказалось самым эко номичным, простым и надежным.

Заключение

Представленные в этой статье примеры применения ПТК «Тор надо-N» показывают, что на его базе можно создавать кластеры из нескольких систем управления, использующих общий пул террито риально распределенных модулей УСО [рис. 4 (7)]. ПТК с такой организацией обла дает фактически неограниченными возможностями по показателям гиб кости, производительности, масшта бируемости, надежности и отказо устойчивости. В заключение следует подчерк нуть, что в будущем ПТК с такой архитектурой могут стать типовой основой для построения АСУ ТП.