News

 
 
  • 04 july 2017
    At the Technoprom Forum, an agreement was signed between "Tornado Modular Systems" with "Siblitmash" and "Komintern"

    The tripartite agreement provides for import substitution for components of the injection molding complex from SibLitMach in the field of industrial robots ("Comintern") and the control system ("Modular Tornado Systems") that will cover the entire production cycle of the LAP, including the management of industrial robots

All news
 
 

ПТК «Торнадо». Универсальное решение для автоматизации технологических процессов

Версия для печати

Программно-технический комплекс нового поколения (ПТК) «Торнадо» является системой класса DCS и обладает уникальными возможностями по масштабируемости, надежности и производительности. Использование ПТК «Торнадо« при создании АСУТП позволяет в кратчайшие сроки создавать полнофункциональные системы контроля и управления любой сложности.

IMG11.png

Аппаратная часть комплекса (модули ввода-вывода и промышленные компьютеры) разработана компанией «Модульные системы Торнадо» самостоятельно. Архитектура комплекса основана на передовых открытых информационных технологиях. Построенный на современных сетевых решениях, ПТК «Торнадо» демонстрирует новый подход к созданию высокопроизводительных и надежных систем управления технологическими процессами.

Программные компоненты ПТК базируются на продуктах ISaGRAF и InTouch от ведущих мировых лидеров. Система интегрирована в единый комплекс посредством уникального программного обеспечения, разработанного компанией.

Широкий набор прикладных библиотек для реализации технологических функций и обеспечения человеко-машинного интерфейса нарабатывался на протяжении многих лет в тесном сотрудничестве с предприятиями энергетики и промышленности.

Универсальность, масштабируемость и модульная структура позволяют легко адаптировать комплекс под требования Заказчика.

Ключевым преимуществом компании «Модульные Системы Торнадо» является возможность разработки в сжатые сроки новых аппаратно-программных элементов, расширяющих функции ПТК для решения конкретных задач.

Комплекс совместим с любыми типами технологического оборудования и может применяться для создания систем управления на различных промышленных предприятиях, в том числе на критически важных объектах (АСУТП КВО).

Оборудование комплекса размещается в пыле/влаго/виброзащищенных металлических шкафах, куда подключаются управляющие механизмы и датчики. Все блоки ПТК производятся в компании «Модульные Системы Торнадо».

ПТК «Торнадо» имеет все необходимые разрешительные документы, включён в Государственный реестр средств измерения Российской Федерации и Республики Казахстан.

Функции комплекса

· управление в реальном времени технологическим оборудованием во всех эксплуатационных режимах, включая пуск и останов;

· использование эффективных алгоритмов управления и регулирования с учётом конструктивных и технологических особенностей оборудования, многообразия режимов его работы и опыта эксплуатации;

· реализация защит и блокировок;

· дублирование и резервирование составляющих ПТК для обеспечения устойчивости системы к любому единичному отказу;

· развитая диагностика АСУТП в целом, делающая эксплуатацию удобной и надежной;

· фиксация истории функционирования объекта автоматизации для ее последующей обработки (в том числе подготовки технико-экономических отчетов ).

Преимущества внедрения ПТК «Торнадо»

Внедрение комплекса:

· Повышает экономическую и экологическую эффективность объекта. За счет использования более совершенных алгоритмов сжигания и парораспределения повышается КПД энергоустановок, снижается расход топлива, минимизируются вредные выбросы.

· Увеличивает срок службы технологического оборудования. Автоматическое регулирование, автоматизированные пуск и останов оборудования в пределах технологических допусков эксплуатации, автоматика защит и интеллектуальных блокировок позволяют существенно увеличивать рабочий ресурс основного оборудования и сроки его фактической эксплуатации.

· Повышает безопасность. Система устойчива к любому единичному отказу за счет резервирования и дублирования ее ключевых элементов, включая автоматизированные рабочие места, контроллеры и сетевые средства, подсистему питания. Во время работы ПТК производится непрерывная диагностика диапазонов и скорости изменения параметров, достоверности показаний, времени исполнения команд, наличия электропитания в цепях, времени реагирования модулей, состояния коммуникаций и сетевого оборудования и многое другое. Система оповещает оперативный персонал о наличии неисправностей, идентифицирует отказавший элемент. Реализованы «горячая замена» отдельных модулей без отключения питания всего ПТК и возможность безударного перезапуска любых компонент программного обеспечения комплекса в рабочих условиях. Для технических средств комплекса характерно низкое энергопотребление, отсутствие шума и вибраций, благодаря пассивному охлаждению.

· Снижает затраты. Открытая архитектура, основанная только на стандартных технологиях, позволяет проводить поэтапное внедрение комплекса, расширять существующую систему с минимальными финансовыми вложениями, позволяет использовать оптимальное для решаемой задачи количество модулей, уменьшает расход кабельной продукции.

· Сокращает объем монтажных работ.

· Упрощает эксплуатацию. Оборудование полевого уровня подключаются напрямую в ПТК, без промежуточных клеммников, кроссовых реле и других преобразователей. Это уменьшает количество шкафов на объекте, значительно увеличивает надёжность и упрощает коммутацию, а также облегчает обслуживание АСУТП.

· Обеспечивает совместимость. ПТК может работать с любым полевым уровнем (КИП) как отечественного, так и импортного производства. Это достигается применением согласующих терминальных блоков или блоков полевых интерфейсов (БПИ), содержащих преобразователи полевых сигналов и пружинные клеммы, обеспечивающие надежное подключение кабеля сечением до 2,5 мм2 и замену отказавших элементов без перемонтажа подключённого полевого кабеля.

· Снижает риски. Значительно сокращается число трудоёмких, рутинных ручных операций при монтаже и эксплуатации системы и, соответственно, существенно снижается вероятность ошибок при их выполнении.

· Предоставляет расширенные возможности для модернизации. Гарантированный высокий уровень стабильности в работе оборудования позволяет проводить модернизацию комплекса, не прерывая управление технологическим процессом. Монтаж и демонтаж отдельных блоков производится без остановки всей системы. 

Организация технических средств комплекса «Торнадо»

Для обмена информацией внутри комплекса используется дублированная сеть стандарта Industrial Ethernet. Взаимодействие с модулями MIRage-N возможно на скорости до 100 Мбит в секунду, что обеспечивает высокую скорость передачи данных, распределённую, масштабируемую, одноранговую структуру и простую интеграцию с другими информационными сетями. Для синхронизации устройств используется протокол точного времени NTP и IEEE 1588. Опыт внедрений показывает, что ПТК позволяет одновременно обрабатывать десятки тысяч сигналов с циклами регулирования от 10мс. Унифицированное исполнение модулей ввода-вывода и контроллеров позволяет эффективно обслуживать и расширять систему, обеспечивает понятную, простую и лёгкую в обслуживании структуру средств АСУТП.

IMG14.png

IMG15.png

1. Архитектура ПТК основана на дублированной сети Ethernet, объединяющей на одном уровне все оборудование комплекса: модули ввода-вывода, резервированные процессорные блоки на основе промышленных компьютеров и компьютеры верхнего уровня АРМов и серверов. В архитектуре комплекса, по сути, отсутствуют привычные, традиционные контроллеры. В ПТК «Торнадо» контроллеры виртуальны - это программы управления, функционирующие в «облаке» пула процессорных блоков. Все это обеспечивает беспрецедентную производительность, гибкость и живучесть системы.

IMG16.png

2. Модули ввода-вывода (модули УСО) осуществляют подключение КИП, ввод и нормирование сигналов от датчиков, формируют сигналы управления на исполнительные механизмы автоматизируемого объекта, полученные по сети от процессорных блоков, где выполняются программы управления технологическим объектом управления (ТОУ). В ПТК «Торнадо» перечисленные функции выполняют модули ввода-вывода MIRage-N.)

IMG17.png

3. Процессорные блоки формируют мгновенную базу данных сигналов объекта, реализуют систему обмена сообщениями и сетевыми переменными между блоками, обеспечивают стабильную работу объекта в соответствии с управляющими программами (виртуальными контроллерами). В соответствии с проектным решением процессорные блоки могут быть размещены как непосредственно в шкафах УСО, так и в отдельных шкафах. Процессорными блоками в ПТК «Торнадо» являются промышленные компьютеры IPCGridex, разработанные и производимые компанией «Модульные Системы Торнадо».

IMG18.png

4. Серверы хранят и накапливают базу данных состояний объекта, служат для коммуникаций с внешними сетями и web-сервисами. В архитектуре ПТК «Торнадо» серверы не являются элементами оперативного контура, что обеспечивает независимость управления от компьютеров верхнего уровня (АРМ и других серверов).

IMG19.png

5. АРМы оперативного персонала служат для визуального отображения процесса и управления технологическим оборудованием при помощи мнемосхем. Имеются специализированные видеокадры для визуализации защит, блокировок, сигнализации, трендов. Средствами инженерных АРМ выполняются настройка, диагностика и тестирование ПТК, калибровка средств измерений, восстановление и резервное копирование программной части комплекса, формирование отчётов, а также расширение и развитие АСУТП.

IMG120.png

6. Вспомогательное оборудование ПТК включают в себя источники электропитания в соответствии с 1 категорией особой группы в классификации ПУЭ, сетевые маршрутизаторы, ЗИП и т.д.

Программное обеспечение

Все процессорные блоки комплекса работают под управлением операционной системы Microsoft Windows 8 Embedded.

Для разработки и исполнения управляющих программ используется интегрированная среда ICS Triplex ISaGRAF, отвечающая всем требованиям международного стандарта IEC 61131-3 на инженерные языки программирования.

Среда разработки (ISaGRAF) работает под управлением Операционной системы Windows Embedded. и установленной на процессорном блоке системы исполнения — ядра ISaGRAF. При программировании можно использовать любой из пяти инженерных языков стандарта IEC 61131-3: FBD, LD, ST, SFC или IL. Детерминированная конфигурация программного обеспечения процессорных блоков гарантирует выполнение прикладных программ в среде ISaGRAF в режиме реального времени.

В помощь разработчикам управляющих программ разработана и поставляется проверенная на практике библиотека функциональных блоков, предназначенных для управления широкой номенклатурой технологического оборудования: задвижками, исполнительными механизмами, запорно-регулирующей арматурой, а также для программирования функционально-группового управления (ФГУ) и автоматического включения резерва (АВР).

Для интеграции современных микропроцессорных устройств электрической части используется программное обеспечение Торнадо-ТМ, обеспечивающее интеграцию сторонних устройств по протоколам МЭК-870-5-101, МЭК-870-5-104, МЭК-61850 и другим телемеханическим протоколам.

Мнемосхемы и видеокадры технологических процессов реализуются на АРМах операторов посредством разработанных в компании элементов визуализации , исполняемых в среде SCADA Wonderware InTouch. Также возможна реализация в виде «тонкого клиента» с использованием протокола http, когда визуализация осуществляется в браузере средствами ПО MSTmake разработки «Модульные Системы Торнадо».

Системы управления базами данных используют сервер Microsoft SQL. Для изменения настроек системы реализовано специализированное программное обеспечение «Конфигуратор», разработанное в компании «Модульные Системы Торнадо».

Обмен информацией в системе производится с применением стандартных протоколов связи TCP и UDP и высокоуровневых протоколов DDE, OPC и ModBus.

Расчётная оценка надёжности технических средств

ПТК разработан таким образом, чтобы обеспечить устойчивость к любым единичным отказам. Среднее время наработки на отказ процессорных устройств и модулей распределённого ввода/вывода, с учётом базовых системных решений технического обслуживания, регламентированного инструкцией по эксплуатации, составляет не менее 150 000 часов.

Среднее время восстановления работоспособного состояния процессорных устройств и модулей распределенного ввода/вывода, входящих в состав ПТК, составляет не более 1 часа.

Срок службы базовых элементов ПТК (оборудование шкафов контроллеров и шкафа питания и коммуникаций, за исключением размещенных в нем заменяемых узлов) - не менее 15 лет.

Значение коэффициента готовности ПТК - не менее 0,996, а для систем с применением резервирования - не менее 0,999.

Примеры применения комплекса

ПТК «Торнадо» с успехом применяется на объектах генерации: от автоматизации малых котельных до построения на системообразующих объектах большой энергетики (ТЭЦ, ГЭС, ГРЭС) комплексных полномасштабных АСУТП мощных энергоблоков, газотурбинных установок (ГТУ), котло- и турбоагрегатов.

На сегодняшний день в эксплуатации находятся более 150 АСУТП, построенных на базе ПТК «Торнадо», в том числе на энергоблоках таких крупных объектов энергетики как Новосибирская ТЭЦ-5, Краснодарская ТЭЦ, Красноярская ТЭЦ-3, Южно-Сахалинская ТЭЦ-1, ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 Астана-Энергия (Казахстан), ТЭС «Костолац«, РиТЭС «Углевик» (Республика Сербская) и других.

Для создания АСУТП электрических подстанций и диспетчеризации создан и развивается современный комплекс телемеханики.

Комплекс предназначен для построения автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) и интегрированных АСУТП электросетевых объектов (подстанций и электрической части объектов генерации): от небольших силовых распределительных подстанций (ПС) класса напряжения 35кВ до территориально распределенной группы взаимосвязанных подстанций магистральных электрических сетей (МЭС) класса напряжения 500кВ. Одним из таких крупных проектов является поставка комплекса телемеханики и противоаварийной автоматики на 15 подстанций класса 500 и 1150 кВ для объединенной энергосистемы (ОЭС) Республики Казахстан.

Огромный опыт внедрения комплекса на сложнейших объектах энергетики позволяет применять ПТК «Торнадо« в любых других отраслях промышленности. Так, например, компания имеет положительный опыт решения задач для станкостроения (АСУТП для машин литья под давлением для ОАО «Сиблитмаш«, 2013 г.). 

 

* 

*

*

*

*