Quinto PTK
PTK Kvint es un complejo de software y hardware ruso (PTK) diseñado para controlar procesos tecnológicos continuos en centrales térmicas y nucleares.
El complejo le permite crear sistemas de información y control a gran escala para gestionar procesos tecnológicos de equipos de calderas, controlar la frecuencia y la potencia de las turbinas de generadores eléctricos de tamaño pequeño (hasta 80 MW), mediano (hasta 300 MW) y alto potencia (hasta 1200 MW), para implementar la protección del equipo de proceso, mostrar y archivar información sobre el proceso tecnológico en tiempo real , recibir acciones de control del control de despacho central (CDU) de acuerdo con las necesidades del Sistema Unificado de Energía de Rusia .
La escala de información del complejo es prácticamente ilimitada debido al uso de una arquitectura escalable del sistema de control. El tamaño de información promedio de los sistemas automatizados (una unidad CHP típica ) incluye miles de sensores discretos y analógicos, cientos de actuadores y cientos de elementos de protección.
La capacidad de supervivencia del complejo está garantizada por la posibilidad de redundancia de hardware y diseño de controladores lógicos programables (PLC), dispositivos de comunicación con un objeto (USO), estaciones de operador de nivel superior.
La comunicación con el nivel superior del PTK (estaciones de operador, CAD , estaciones de archivo, etc.), así como con sistemas SCADA de terceros , se realiza mediante el protocolo OPC UA . Para interactuar con sistemas de control de procesos y USO de terceros , los canales de información de E/S se pueden utilizar a través de Profibus DP , buses Modbus .
Estructura y composición del PTK
PTK Kvint se utiliza para construir un sistema de control de procesos de varias variedades:
- Sistema de control de procesos a pequeña escala (servicios auxiliares, suministro de carbón, etc.)
- APCS de mediana escala (caldera de energía, unidad de potencia, turbina, etc.)
- Gran sistema de control industrial en toda la empresa (planta de energía)
Nivel superior
- herramientas CAD
- Editor orientado a objetos de la composición del objeto de automatización . Le permite describir un objeto de automatización como un conjunto de objetos escritos (válvula, motor, sensor, etc.). Le permite crear tipos de objetos personalizados (por ejemplo, quemador, caldera, turbina, etc.).
- Entorno de diseño y depuración de programas tecnológicos, de cálculo y modelado . Le permite crear, descargar y depurar varios programas tecnológicos en dos lenguajes de programación, familias IEC 61131-3 : FBD , ST .
- Entorno para el desarrollo y depuración de interfaces de operador . Le permite crear mnemoframes animados de secciones de un proceso tecnológico automatizado, basado en un conjunto de objetos. Tiene un lenguaje de programación similar a Pascal orientado a objetos incorporado para resolver tareas de animación atípicas.
- autómatas virtuales . Le permite depurar programas tecnológicos e interfaz de operador sin involucrar controladores reales y servidores de liquidación.
- Estaciones en tiempo real
- Puesto de operador ( HMI ) . Muestra información operativa para los operadores de la unidad de potencia en pantallas de monitor o pared de video . Permite el control manual operativo del proceso. Admite redundancia múltiple debido al hecho de que cualquier estación de operador puede trabajar con cualquier marco sinóptico preparado previamente.
- Estación de tiempo único . Un servidor de tiempo preciso patentado o adquirido comercialmente que funciona con el protocolo NTP . Le permite sincronizar la hora entre servidores operativos independientes en los niveles superior e inferior del sistema de gestión. La redundancia se logra debido al hecho de que todos los servidores operativos pueden recibir la hora exacta de varios servidores NTP.
- Estación para el archivo de señales, errores, eventos y acciones del personal. Diseñado para archivar todas las señales, errores y eventos provenientes de otras estaciones y controladores en tiempo real. Le permite archivar más de 100.000 valores por segundo. La redundancia se logra mediante el uso de dos servidores de archivo paralelos. Si uno de los servidores falla, todas las conexiones de los clientes se cambian automáticamente a otro servidor.
- Estación de liquidación . Le permite realizar cálculos para las necesidades internas de la empresa, por ejemplo, el cálculo de indicadores técnicos y económicos ( TEP ). Si la estación de facturación tiene la forma de una computadora industrial, se puede hacer una copia de seguridad con regularidad: uno de los servidores está en modo operativo, el otro está en espera activa. Cambiar de servidor es fluido.
- Estación para el análisis de la información de archivo . Le permite analizar la información de archivo acumulada durante toda la existencia del sistema como parte de un objeto de automatización en particular.
- Tropas auxiliares
- Administración de la base de datos del proyecto . Una aplicación de utilidad que le permite describir los usuarios del sistema, sus derechos de acceso, hardware APCS , etc.
- Servidor de base de datos . Proporciona trabajo multiusuario con la base de datos del proyecto, le permite crear un proyecto de automatización para varios diseñadores al mismo tiempo.
- Estación de ecomonitoreo . Diseñado para transferir información sobre la composición y cantidad de emisiones contaminantes al servidor de recolección de datos del Centro Unificado de Información y Cómputo ( EICC ).
Nivel inferior
- Controladores Lógicos Programables - Remicons . Diseñado para el control directo del proceso tecnológico. Admite el método de redundancia [2] . La duplicación es "transparente" para los desarrolladores de programas tecnológicos (diseñadores), y no requiere medidas especiales para su mantenimiento. El núcleo de software del controlador asume todas las funciones necesarias para la duplicación y la conmutación sin saltos.
- Estación de tiempo único . Implementación propietaria del servidor NTP, en diseño industrial. Le permite recibir señales de tiempo precisas de GPS y GLONASS .
- Pasarelas para la comunicación con los controladores de la vieja generación. Diseñado para comunicarse con controladores Kvinta de generaciones anteriores (series 200 y 300). Dejado en el sistema para la integración con proyectos de automatización antiguos. La duplicación se realiza mediante el método de agrupación en clústeres de la puerta de enlace.
Capa de comunicación
- Intercambio de red entre dos niveles de PTK, así como dentro del mismo nivel. La capa física de la red es Fast Ethernet o Gigabit Ethernet . El protocolo de intercambio es TCP/IP . El formato de intercambio es OPC UA . La duplicación de la capa física se lleva a cabo mediante el uso simultáneo de dos redes estructuralmente idénticas, interconectadas lógicamente mediante LACP .
- Intercambio de información con sensores y actuadores a través de buses de campo . La capa física de la red es RS-485 a velocidades de hasta 10 Mbps . Protocolos de intercambio: Modbus , Profibus DP , propietario. La duplicación se lleva a cabo debido a la redundancia de hardware de redes y equipos de comunicación (estaciones de E/S).
- Telemecánica para la comunicación con la CDU GOST R IEC 60870-5 -101-2006.
Quint 7. Desarrollo moderno
A finales de 2009, se inició el desarrollo de la séptima versión de PTK Kvint, en la que se rediseñaron por completo los componentes de hardware y software del PLC, y también se modificó en gran medida el sistema CAD. Esta solución hizo posible obtener un controlador universal de propósito general capaz de:
- Admite lenguajes de programación estándar ( estándar IEC 61131-3 ),
- gestionar el proceso con un tiempo mínimo de reacción del sistema < 5 ms,
- admitir la ejecución de varios subprocesos de programas tecnológicos, lo que le permite combinar las tareas de protección (requiere alta velocidad de respuesta, hasta 10 ms) y control (tiempo de reacción de hasta 100 ms),
- resolver problemas de cálculo (tanto informes económicos como cálculos operativos utilizados en el control de procesos),
- resolver problemas de modelado de procesos tecnológicos automatizados en tiempo real y virtual,
- proporcionar una fácil integración con otros sistemas, mediante el uso de estándares de intercambio industrial comunes ( de facto ) - ( Profibus DP , Modbus ),
- trabajar como parte de sistemas SCADA de terceros , utilizando el protocolo de intercambio OPC UA estándar para la comunicación con el nivel superior y admitiendo la extensión del modelo de información OPC UA para el estándar IEC 61131-3 [3] ,
- garantizar la facilidad de integración de ODR de terceros ,
- proporcionar comunicación directa con estaciones de nivel superior a través de Fast Ethernet usando el protocolo TCP/IP usando formato LACP y OPC UA,
- proporcionar acceso autorizado desde el nivel superior, para garantizar la seguridad del control del proceso.
Todo el nivel inferior se está desarrollando "desde cero", el hardware y el software del controlador y los USO patentados se están cambiando. Se reescribe por completo el sistema integrado de programación, compilación y depuración de programas tecnológicos, de cálculo y de modelado. El nuevo compilador traduce los programas tecnológicos a código máquina , que es ejecutado directamente por el procesador central del controlador. Al mismo tiempo, el DBMS obsoleto, que contiene todos los datos sobre el proyecto de automatización, se
reemplaza por completo con un DBMS propietario multiusuario basado en Microsoft Extensible Storage Engine .
El nivel superior del Quint de la séptima generación puede trabajar con el nivel inferior de la cuarta, quinta y sexta generación. Sin embargo, el nuevo CAD solo puede programar controladores de séptima generación. Para la programación de controladores de generaciones más jóvenes, se utilizan herramientas CAD antiguas, que también forman parte de Quinta 7.
Historia
| 1992
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NIIteplopribor comienza el desarrollo de una nueva generación de PLC - Remikont R-210 [5] . La plataforma de hardware del controlador se ensambló en una base microelectrónica rusa. Se utiliza un microprocesador de 8 bits KR580VM80A como procesador central . El software del controlador contiene una extensa biblioteca de algoritmos especializados. El controlador tiene soporte de hardware y software para redundancia en espera activa. Al mismo tiempo, la redundancia se realiza de forma “transparente” para los desarrolladores de programas tecnológicos.
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| 1993
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NIITeplopribor comienza a desarrollar software para estaciones PTK de primer nivel basado en Microsoft Windows 3.11 . La comunicación con los controladores se realiza a través de una puerta de enlace de hardware propietario. La puerta de enlace se conecta a las estaciones de nivel superior a través de una red Ethernet utilizando el protocolo NetBEUI y a los controladores a través de un bus BitBus duplicado ( familia Fieldbus ) y sirve para combinar varios controladores en un segmento y para reducir la carga de la red en los controladores de nivel superior. estaciones de nivel
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| 1995
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Se puso en operación de prueba la 1ra versión de PTK Kvint- Kvint 1 , en la caldera de vapor E-50 en TPP-27 Mosenergo .
La producción de controladores P-210 ha sido lanzada en la planta de ELARA en la ciudad de Cheboksary .
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| 1996
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En base a la experiencia adquirida, se lanzó la segunda versión de PTK Quint - Quint 2 (título provisional Quint 1.5 ). Las principales mejoras se relacionan con el rendimiento general del sistema. Este otoño, bajo su dirección, se puso en funcionamiento la 1ª unidad de potencia de CHPP-27 con una capacidad de 80 MW.
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| 1997
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PTK Kvint se ha implementado en CHPP-20 , CHPP-22 y CHPP-23 de Mosenergo como sistema de información y control.
Por el desarrollo de PTK Kvint, NIITeplopribor recibió el Premio del Gobierno de la Federación Rusa en el campo de la ciencia y la tecnología [6] .
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| 1998
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Se lanzó la tercera versión de Quint: Quint 3 (título provisional Quint 1.75 ), que tiene todas las características clave de un PTK moderno. El nivel superior se transfirió a la plataforma Win32 , se desarrolló un servidor de archivo y el subsistema de red se rediseñó por completo. Bajo su dirección, por primera vez en Rusia, se lanzó un sistema de control de procesos integrado en Mosenergo CHPP-27, que cubre la ingeniería térmica (unidades de potencia n.° 1 y 2) y las partes eléctricas de la estación.
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| 1999
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La cuarta versión de PTK Quint- Quint 4 ha sido lanzada . En el software, la característica principal fue la integración de todos los componentes del software en el marco de un entorno integrado: "Quintegrator" y la introducción del control de ejecución de aplicaciones mediante el servicio "Monitor de aplicaciones".
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| año 2000
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En ese momento, PTK Kvint estaba instalado en 30 sitios, principalmente en las estaciones de Mosenergo [7] .
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| año 2001
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Comienza la implementación de la 5.ª versión de PTK Kvint - Kvint 5 , basada en la nueva familia 300.º Remicont. Innovaciones clave:
- El modelo base del controlador es Remikont R-310 (BBM-60), fabricado en una nueva plataforma de hardware basada en una unidad de procesador estándar con arquitectura de microprocesador x86 .
- El sistema operativo utilizado es MS-DOS versión 6. El núcleo de software del controlador funciona en modo real .
- La base lógica del controlador, la biblioteca de algoritmos, se ha revisado a fondo, se han aplicado soluciones arquitectónicas para que sea posible modificarlo para las necesidades de los procesos tecnológicos de varias escalas.
- El PTC implementa las funciones de protección térmica. Para hacer esto, se agregaron una serie de nuevos algoritmos de control y se introdujo un método adicional de controladores redundantes: la agrupación , en la que varios controladores de control reciben simultáneamente acciones de control desde el nivel superior y emiten comandos de control a los mismos actuadores.
- Se está desarrollando Remikont R-310E, un prototipo experimental del controlador capaz de trabajar con el nivel superior del PTC directamente sobre la red Fast Ethernet utilizando el protocolo NetBEUI.
- Se está desarrollando Remikont R-330: un controlador de canal bajo diseñado para trabajar con OSI de campo distribuido a través de un bus de campo patentado a distancias de hasta 1200 m [8] .
- Las herramientas CAD se están mejorando significativamente, en primer lugar, el entorno para desarrollar programas tecnológicos: Pylon.
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| 2002 - 2003
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Se han implementado varios proyectos importantes basados en la quinta versión de Quint, que incluyen:
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| año 2005
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Se ha desarrollado un modelo experimental del controlador de turbina Remikont R-320, que se utiliza para automatizar el proceso de regulación de la frecuencia y la potencia de la turbina del generador en la unidad de potencia n. ° 2 de 300 MW de la planta de energía del distrito estatal de Kostroma .
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| 2004
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El TPP-23 de Mosenergo lanzó por primera vez un subsistema de control de quemador basado en controladores de campo de canal bajo: Remikont R-330. Los USO de campo se instalan directamente en la caldera y se conectan a Remikonts a través de un bus de campo de 150 m de largo.
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| 2006
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Comienza la introducción de la sexta versión del PTK, denominada Quint SI (integración de sistemas) [9] . Principales novedades:
- La nueva puerta de enlace, BMSh-80, usa TCP/IP en lugar de NetBEUI para la capa superior. Puede ser duplicado por el método de agrupamiento .
- Remikont R-380 es un controlador universal básico que funciona con el nivel superior a través de una nueva versión de hardware de la puerta de enlace.
- Remikont R-390 es un controlador de canal bajo capaz de operar a través de un bus de campo con interrogadores distribuidos y comunicarse con el nivel superior a través de una nueva puerta de enlace.
- Remikont R-310M se creó para transferir los controladores R-310 a la base de hardware y software Kvinta SI. Es una modificación de software y hardware del controlador R-310 que funciona con la nueva puerta de enlace BMSh-80. Con esta modificación, los adaptadores de comunicación con la puerta de enlace anterior se reemplazan con adaptadores de red Fast Ethernet estándar y el software del controlador se reemplaza por uno nuevo.
- El PTK incluye una nueva estación horaria BSV-80, que se ejecuta en un dispositivo compacto que ejecuta Windows CE y utiliza un servidor NTP para su propia sincronización.
- Controlador Meson MK-80 ejecutándose bajo Windows CE. Diseñado para resolver problemas computacionales críticos en tiempo real. Para su programación se utiliza el entorno de desarrollo y depuración de problemas computacionales - Mezon. La comunicación con el nivel superior se realiza a través de una única red Fast Ethernet utilizando el protocolo TCP/IP.
- Se ha agregado un nuevo subsistema Mezon, diseñado para programar, compilar, cargar, depurar y visualizar problemas computacionales de propósito general. Además, Mezon le permite ejecutar controladores virtuales, lo que le permite crear simuladores y depurar programas tecnológicos en modelos.
- Quint SI admite un conjunto de protocolos OPC estándar para interactuar con sistemas de terceros.
- Se ha introducido una nueva herramienta para editar y visualizar programas de pasos lógicos, Polis.
- La estación del operador admite varios monitores.
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| 2007
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La nueva función de Kvinta SI (control automático de potencia y frecuencia secundaria basado en el controlador universal R-380) se utiliza en Kirishskaya, Ryazanskaya, Konakovskaya, Kostromskaya, Nevinnomysskaya y Shaturskaya GRES.
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| 2008
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Quint SI tiene nuevas características:
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| año 2009
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Se comenzó a trabajar en la creación de la 7ª versión de Quint - Quint 7 (ver p. Quint 7. Desarrollo moderno).
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| 2010
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Quint SI está certificado en el Sistema de Certificación de Equipos para Instalaciones Nucleares (OIT) [10] en clase de seguridad 3H.
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| 2011
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El número de instalaciones de Quinta ha superado las 140. Se ha lanzado la versión en inglés de Quint SI.
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| año 2012
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La versión 7.0 se puso en funcionamiento de prueba en Kostromskaya GRES. Se concluyeron contratos para el suministro de la versión 7.1 para 3 grandes instalaciones en la región de los Urales en 2013-14.
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Notas
- ↑ PTK Quint en objetos (enlace inaccesible) . Fecha de acceso: 26 de enero de 2012. Archivado desde el original el 14 de enero de 2012. (indefinido)
- ↑ Redundancia de hardware en automatización industrial . Consultado el 27 de enero de 2012. Archivado desde el original el 12 de julio de 2014. (indefinido)
- ↑ PLCopen y OPC Foundation combinan sus tecnologías (enlace inaccesible) . Consultado el 28 de enero de 2012. Archivado desde el original el 6 de agosto de 2011. (indefinido)
- ↑ Hitos clave en el desarrollo de Quint (enlace inaccesible) . Consultado el 30 de enero de 2012. Archivado desde el original el 8 de abril de 2012. (indefinido)
- ↑ Polígono del Departamento de Sistemas de Control, Ivanovo, Universidad Estatal de Ingeniería de Energía de Ivanovo . Fecha de acceso: 27 de enero de 2012. Archivado desde el original el 24 de junio de 2012. (indefinido)
- ↑ OAO NIIteplopribor. Historia y premios. (enlace no disponible) . Consultado el 8 de febrero de 2012. Archivado desde el original el 14 de enero de 2012. (indefinido)
- ↑ Implementación de PTK Quint (enlace inaccesible) . Fecha de acceso: 27 de enero de 2012. Archivado desde el original el 8 de abril de 2012. (indefinido)
- ↑ Especificaciones de Remikont R-330 (enlace inaccesible)
- ↑ Características técnicas de PTK Quint SI (enlace inaccesible)
- ↑ RD Sistema de certificación de equipos, productos y tecnologías para instalaciones nucleares, fuentes de radiación e instalaciones de almacenamiento . Consultado el 31 de enero de 2012. Archivado desde el original el 12 de abril de 2021. (indefinido)
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