| ПТК Квинт | |
|---|---|
| Тип | ПТК, автоматизация тепловой и атомной энергетики |
| Авторы |
AO «НИИТеплоприбор»  Россия: Москва |
| Написана на | C++, C# |
| Операционные системы | Windows, Windows CE |
| Языки интерфейса | Русский, английский |
| Первый выпуск | 1994 |
| Аппаратные платформы | x86, x64. |
| Последняя версия | 6.07.14 (2010) |
| Кандидат в релизы | 7.0.71 (2012) |
| Состояние | Автоматизировано более 140 объектов теплоэнергетики [1] |
| Сайт | niiteplopribor.ru |
ПТК Квинт — российский программно-технический комплекс (ПТК), предназначенный для управления непрерывными технологическими процессами на предприятиях тепловой и атомной энергетики.
Комплекс позволяет создавать полномасштабные информационно-управляющие системы управления технологическими процессами котельного оборудования, осуществлять регулирование частоты и мощности турбин электрогенераторов малой (до 80 МВт), средней (до 300 МВт) и большой мощности (до 1200 МВт), реализовывать защиты технологического оборудования, отображать и архивировать информацию о технологическом процессе в реальном масштабе времени, принимать от центрального диспетчерского управления (ЦДУ) управляющие воздействия в соответствии с потребностями Единой энергосистемы России.
Информационный масштаб комплекса практически не ограничен вследствие применения масштабируемой архитектуры системы управления. Средний информационный размер автоматизируемых систем (один типовой блок ТЭЦ) насчитывает тысячи дискретных и аналоговых датчиков, сотни исполнительных механизмов и сотни элементов защит.
Живучесть комплекса обеспечена возможностью аппаратного и проектного резервирования программируемых логических контроллеров (ПЛК), устройств связи с объектом (УСО), операторских станций верхнего уровня.
Связь с верхним уровнем ПТК (операторские станции, САПР, архивные станции и т. п.), а также со сторонними SCADA-системами осуществляется по протоколу OPC UA. Для взаимодействия со сторонними УСО и АСУТП могут использоваться информационные каналы ввода-вывода по шинам Profibus DP, Modbus.
Структура и состав ПТК
ПТК Квинт используется для построения АСУ ТП нескольких разновидностей:
- АСУ ТП малого масштаба (вспомогательные службы, углеподача, и т. п.)
- АСУ ТП среднего масштаба (энергетический котел, энергоблок, турбина и т. п.)
- Крупная АСУ ТП в масштабах всего предприятия (электростанция)
Верхний уровень
- Средства САПР
- Объектно-ориентированный редактор состава объекта автоматизации. Позволяет описать объект автоматизации в виде набора типизированных объектов (задвижка, двигатель, датчик и т. п.). Позволяет создавать пользовательские типы объектов (например, горелка, котел, турбина и т. п.).
- Среда проектирования и отладки технологических, расчетных и моделирующих программ. Позволяет создавать, загружать и отлаживать различные технологические программы на двух языках программирования, семейства IEC 61131-3 — FBD, ST.
- Среда разработки и отладки операторских интерфейсов. Позволяет создавать анимированные мнемокадры участков автоматизируемого технологического процесса, на основании составленного набора объектов. Обладает встроенным объектно-ориентированным паскалеподобным языком программирования для решения нетипичных задач анимации.
- Виртуальный ПЛК. Позволяет отлаживать технологические программы и операторский интерфейс без привлечения реальных контроллеров и расчетных серверов.
- Станции реального времени
- Операторская станция (HMI). Отображает оперативную информацию для операторов энергоблока на экранах мониторов или видеостене. Позволяет осуществлять оперативное ручное управление процессом. Поддерживает многократное резервирование в силу того, что любая операторская станция может работать с любым заранее подготовленным мнемокадром.
- Станция единого времени. Фирменный или покупной сервер точного времени промышленного изготовления, работающий по протоколу NTP. Позволяет синхронизировать время между отдельными оперативными серверами на верхнем и нижнем уровнях системы управления. Резервирование достигается за счет того, что все оперативные сервера могут получать точное время от нескольких NTP-серверов.
- Станция архивирования сигналов, ошибок, событий и действий персонала. Предназначена для архивирования всех сигналов, ошибок и событий, приходящих от других станций реального времени и контроллеров. Позволяет архивировать более 100 000 значений в секунду. Резервирование достигается за счет использования двух параллельно работающих архивных серверов. При выходе из строя одного из серверов все клиентские соединения автоматически переключаются на другой сервер.
- Расчетная станция. Позволяет выполнять расчеты для внутренних нужд предприятия, например, расчет технико-экономических показателей (ТЭП). Если расчетная станция выполнена в виде промышленного компьютера, она может штатно резервироваться — один из серверов в рабочем режиме, другой — в горячем резерве. Переключение серверов происходит безударно.
- Станция анализа архивной информации. Позволяет анализировать архивную информацию, накопленную за все время существования системы в составе конкретного объекта автоматизации.
- Вспомогательные средства
- Администрирование базы данных проекта. Служебное приложение, позволяющее описать пользователей системы, права их доступа, аппаратный состав АСУ ТП и т. п.
- Сервер базы данных. Обеспечивает многопользовательскую работу с базой данных проекта, позволяет создавать проект автоматизации нескольким проектантам одновременно.
- Станция экомониторинга. Предназначена для передачи информации о составе и количестве выбросов загрязняющих веществ на сервер сбора данных Единого информационно-вычислительного центра (ЕИВЦ).
Нижний уровень
- Программируемые логические контроллеры — Ремиконты. Предназначены для непосредственного управления технологическим процессом. Поддерживают резервирование методом дублирования[2]. Дублирование является «прозрачным» для разработчиков технологических программ (проектантов), и не требует специальных мер для своего обслуживание. Все функции, необходимые для дублирования и безударного переключения, берет на себя программное ядро контроллера.
- Станция единого времени. Фирменная реализация сервера NTP, в промышленном исполнении. Позволяет принимать сигналы точного времени от GPS и ГЛОНАСС.
- Шлюзы для связи с контроллерами старого поколения. Предназначены для связи с контроллерами Квинта старых поколений (200 и 300 серий). Оставлены в системе для возможности интеграции со старыми проектами автоматизации. Дублирование выполняется методом кластеризации шлюзов.
Коммуникационный уровень
- Сетевой обмен между двумя уровнями ПТК, а также в пределах одного уровня. Физический уровень сети — Fast Ethernet или Гигабитный Ethernet. Протокол обмена — TCP/IP. Формат обмена — OPC UA. Дублирование физического уровня осуществляется одновременным использованием двух структурно одинаковых сетей, логически объединённых между собой при помощи LACP.
- Информационный обмен с датчиками и исполнительными механизмами по полевым шинам. Физический уровень сети — RS-485 на скорости до 10 Мбит/с. Протоколы обмена: Modbus, Profibus DP, фирменный. Дублирование осуществляется за счет аппаратного резервирования сетей и коммуникационного оборудования (станций ввода-вывода).
- Телемеханика для связи с ЦДУ ГОСТ Р МЭК 60870-5-101—2006.
Квинт 7. Современная разработка
В конце 2009 началась разработка седьмой версии ПТК Квинт, в которой полностью переработана аппаратная и программная составляющие ПЛК, а также в большой степени изменен САПР. Такое решение позволило получить универсальный контроллер общего назначения, способный:
- поддерживать стандартные языки программирования (стандарт IEC 61131-3),
- управлять технологическим процессом с минимальным временем реакции системы < 5 мс,
- поддерживать многопоточное выполнение технологических программ, что позволяет совмещать задачи защит (требуют высокой скорости реакции — до 10 мс) и управления (время реакции до 100 мс),
- решать расчетные задачи (как экономические сводки, так и оперативные расчеты, использующиеся в управлении технологическим процессом),
- решать задачи моделирования автоматизируемых технологических процессов в реальном и виртуальном времени,
- обеспечивать простую интеграцию с другими системами, за счет использования общераспространённых (де-факто) промышленных стандартов обмена — (Profibus DP, Modbus),
- работать в составе сторонних SCADA-систем, за счет использования для связи с верхним уровнем стандартного протокола обмена OPC UA и поддержки расширения стандарта OPC UA Information Model for IEC 61131-3[3],
- обеспечивать простоту интеграции УСО сторонних производителей,
- обеспечивать прямую связь со станциями верхнего уровня через Fast Ethernet по протоколу TCP/IP с использованием LACP и формата OPC UA,
- обеспечивать авторизованный доступ с верхнего уровня, для обеспечения безопасности управления процессом.
Весь нижний уровень разрабатывается «с нуля», меняется аппаратное и программное обеспечение контроллера и фирменных УСО. Полностью переписывается интегрированная система программирования, компиляции и отладки технологических, расчетных и моделирующих программ. Новый компилятор транслирует технологические программы в машинный код, который выполняется непосредственно центральным процессором контроллера. Одновременно полностью заменяется устаревшая СУБД, содержащая все данные о проекте автоматизации, на многопользовательскую СУБД фирменной разработки, основанную на Microsoft Extensible Storage Engine (англ.).
Верхний уровень Квинта седьмого поколения может работать с нижним уровнем четвёртого, пятого и шестого поколений. Однако новый САПР может программировать только контроллеры седьмого поколения. Для программирования контроллеров младших поколений используются старые средства САПР, так же входящие в состав Квинта 7.
История
Основные этапы развития[4]
| 1992 год | НИИТеплоприбор начинает разработку нового поколения ПЛК — Ремиконт Р-210[5]. Аппаратная платформа контроллера была собрана на российской микроэлектронной базе. В качестве центрального процессора используется 8-разрядный микропроцессор КР580ВМ80А. Программное обеспечение контроллера содержит обширную библиотеку специализированных алгоритмов. Контроллер имеет программно-аппаратную поддержку резервирования дублированием с горячим резервом. При этом резервирование осуществляется «прозрачным» для разработчиков технологических программ образом. |
| 1993 год | В НИИТеплоприбор начинается разработка программного обеспечения станций верхнего уровня ПТК на базе Microsoft Windows 3.11. Связь с контроллерами осуществляется посредством фирменного аппаратного шлюза. Шлюз соединяется со станциями верхнего уровня через сеть Ethernet по протоколу NetBEUI, а с контроллерами через дублированную шину BitBus (семейство Fieldbus) и служит для объединения нескольких контроллеров в один сегмент, и для снижения сетевой нагрузки на контроллеры от станций верхнего уровня. |
| 1995 год | 1-я версия ПТК Квинт — Квинт 1, запущена в опытную эксплуатацию на паровом котле E-50 ТЭЦ-27 Мосэнерго.
Налажено производство контроллеров Р-210 на заводе ЭЛАРА в городе Чебоксары. |
| 1996 год | На основе полученного опыта выпущена 2-я версия ПТК Квинт - Квинт 2 (рабочее название Квинт 1.5). Основные доработки касаются общего быстродействия системы. Осенью этого года под её управлением введен в эксплуатацию 1-й энергоблок ТЭЦ-27, мощностью 80 МВт. |
| 1997 год | ПТК Квинт внедрен на ТЭЦ-20, ТЭЦ-22 и ТЭЦ-23 Мосэнерго в качестве информационно-управляющей системы.
За разработку ПТК Квинт НИИТеплоприбор удостоен премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники[6]. |
| 1998 год | Выпущена 3-я версия Квинта — Квинт 3 (рабочее название Квинт 1.75), обладающая всеми ключевыми особенностями современного ПТК. Верхний уровень переведен на платформу Win32, разработан архивный сервер, полностью переделана сетевая подсистема. Под её управлением на ТЭЦ-27 Мосэнерго впервые в России запущена интегрированная АСУ ТП, охватывающая теплотехническую (энергоблоки №№ 1 и 2) и электрическую части станции. |
| 1999 год | Выпущена 4-я версия ПТК Квинт — Квинт 4. В программном обеспечении основной особенностью явилось объединение всех программных компонент в рамках интегрированной среды – «Квинтегратор» и введение контроля выполнения приложений с помощью службы «Монитор приложений». |
| 2000 год | К этому времени ПТК Квинт инсталлирован на 30 объектах, в основном, на станциях Мосэнерго [7]. |
| 2001 год | Начинается внедрение 5-й версии ПТК Квинт - Квинт 5, основанной на новом 300-м семействе Ремиконтов. Ключевые нововведения:
|
| 2002 - 2003 | Реализован ряд крупнейших проектов на базе 5-й версии Квинта, среди них:
|
| 2005 год | Разработана экспериментальная модель турбинного контроллера Ремиконт Р-320, который применен для автоматизации процесса регулирования частоты и мощности турбины генератора на энергоблоке №2 300 МВт Костромской ГРЭС. |
| 2004 год | На ТЭЦ-23 Мосэнерго впервые запущена подсистема управления горелками, построенная на малоканальных полевых контроллерах — Ремиконт Р-330. Полевые УСО установлены непосредственно у котла и связаны с Ремиконтами посредством полевой шины длиной 150 м. |
| 2006 год | Начинается внедрение 6-й версии ПТК, получившей название Квинт СИ (системная интеграция)[9]. Основные нововведения:
|
| 2007 год | Новая функция Квинта СИ — автоматическое вторичное регулирование частоты и мощности на базе универсального контроллера Р-380 – применяется на Киришской, Рязанской, Конаковской, Костромской, Невинномысской и Шатурской ГРЭС. |
| 2008 год | В Квинте СИ реализованы новые возможности:
|
| 2009 год | Начались работы над созданием 7-й версии Квинта — Квинта 7 (см. п. Квинт 7. Современная разработка). |
| 2010 год | Квинт СИ сертифицирован в Системе сертификации оборудования для ядерных установок (ОИТ)[10] по классу безопасности 3Н. |
| 2011 год | Число инсталляций Квинта превысило 140. Выпущена англоязычная версия Квинта СИ. |
| 2012 год | Версия 7.0 запущена в опытную эксплуатацию на Костромской ГРЭС. Заключены договора на поставку версии 7.1 на 3 крупных объекта в Уральском регионе в 2013-14 гг. |
Примечания
- ↑ ПТК Квинт на объектах. Дата обращения: 26 января 2012. Архивировано из оригинала 14 января 2012 года.
- ↑ Аппаратное резервирование в промышленной автоматизации. Дата обращения: 27 января 2012. Архивировано 12 июля 2014 года.
- ↑ PLCopen and OPC Foundation combine their technologies. Дата обращения: 28 января 2012. Архивировано из оригинала 6 августа 2011 года.
- ↑ Основные вехи развития Квинта. Дата обращения: 30 января 2012. Архивировано из оригинала 8 апреля 2012 года.
- ↑ Полигон кафедры систем управления, Иваново, Ивановский государственный энергетический университет. Дата обращения: 27 января 2012. Архивировано 24 июня 2012 года.
- ↑ ОАО «НИИтеплоприбор». История и награды. Дата обращения: 8 февраля 2012. Архивировано из оригинала 14 января 2012 года.
- ↑ Внедрения ПТК Квинт. Дата обращения: 27 января 2012. Архивировано из оригинала 8 апреля 2012 года.
- ↑ Технические характеристики Ремиконта Р-330 (недоступная ссылка)
- ↑ Технические характеристики ПТК Квинт СИ (недоступная ссылка)
- ↑ РД Система сертификации оборудования, изделий и технологий для ядерных установок, радиационных источников и пунктов хранения. Дата обращения: 31 января 2012. Архивировано 12 апреля 2021 года.
Ссылки
- Основные вехи развития Квинта
- Квинт на объектах
- ЭЛАРА, завод-изготовитель аппаратных компонент ПТК Квинт
Эта страница в последний раз была отредактирована 7 ноября 2022 в 11:16.
Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.