SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Успешный пуск энергоблока ТЭС «Углевик» в Республике Сербской (Босния и Герцеговина) с новой российской автоматизированной системой управления технологическими процессами «Торнадо-N»

20 мая 2013 года был выполнен успешный пуск энергоблока мощностью 300 МВт тепловой электрической станции «Углевик» в Республике Сербской (Босния и Герцеговина). Это событие стало важным этапом в выполнении большого контракта по замене старой системы контроля и управления блока на современную АСУ ТП на базе программно-технического комплекса «Торнадо-N» производства ЗАО «Модульные Системы Торнадо».

ЗАО «Модульные Системы Торнадо», г. Новосибирск

Tornado_site.gif

Углевик – небольшой город на северо-востоке балканского государства Босния и Герцеговина. Городок неслучайно носит такое название – он расположен рядом с горнопромышленным предприятием, которое вот уже более ста лет разрабатывает богатейшее угольное месторождение. В 1977–1985 годах здесь же, на берегу реки рядом с плотиной, возвели крупную тепловую электростанцию, работающую на угольном топливе. Ее тогда еще единственный блок мощностью 300 МВт был построен на базе советского оборудования. Эта ТЭС сегодня – центр всего топливно-энергетического комплекса Республики Сербской.

Ris.1.png

Рис. ТЭС рядом с городом Углевик

Тепловая электростанция существует уже 28 лет, и, разумеется, за эти годы ее несколько раз модернизировали. Однако буквально до последнего времени контроль за рабочим процессом на ТЭС осуществлялся с помощью традиционной системы контроля и управления (СКУ), хотя внедрение АСУ ТП на важнейшем для республики объекте давно назрело. Пожалуй, причина такого отставания лежит на поверхности: обстановка в конце прошлого века в этом регионе была невероятно сложной, три года из-за Боснийской войны ТЭС вообще не работала, поэтому дорогостоящий проект пришлось отложить. Однако сегодня положение уже совершенно другое, и внедрение современной автоматизированной системы на ТЭС можно считать добрым знаком, показывающим, что жизнь в маленьком европейском государстве налаживается и входит в нормальную колею.

Проект, о котором пойдет речь дальше, отличался особенной сложностью. Его осуществила международная команда, и заметную роль в нем сыграла компания из Новосибирска ЗАО «Модульные Системы Торнадо».

Ris.2.png

Рис. Через минуту – снова в бой! Часть большой международной команды разработчиков и инженерный персонал станции во время короткой передышки в помещении блочного щита управления



Внедрение АСУ ТП. Международный проект

Сначала перечислим всех участников: ЗАО «Модульные Системы Торнадо» (г. Новосибирск), проект­но-технологические компании ЗАО «КОТЭС» (г. Новосибирск) и «Энергоинвест-Кибернетика» (г. Белград), «Премар-Сервис» (Швейцария) и, наконец, лидер консорциума ОАО «Подольский машиностроительный завод» (ОАО «ЗиО»).

В июне 2011 года эти компании начали работу над большим международным проектом «Замена старой СКУ на современную АСУ ТП паросилового угольного энергоблока мощностью 300 МВт ТЭС «Углевик». В объем контракта входила разработка проекта и рабочей документации на АСУ ТП, демонтаж старой системы контроля и управления и монтаж новой АСУ ТП, «холодная» наладка АСУ ТП, пуск энергоблока с новой системой управления, «горячая» наладка АСУ ТП, а также гарантийное обслуживание и техническая поддержка.

Заказчиками контракта являлись министерство энергетики Республики Сербской, Боснии и Герцеговины и Международный банк реконструкции и развития. Функции консультанта и инженера-заказчика выполняла известная консультационная компания Vattenfall (Швеция).

Важной особенностью реализации этого проекта стали крайне сжатые сроки внедрения новой системы: за 60 дней требовалось выполнить полный демонтаж старой системы управления, заменить большой объем кабеля (более 100 км), отремонтировать помещения блочного щита управления ТЭС (вместе с противопожарной системой и системой вентиляции и кондиционирования), осуществить монтаж нового ПТК «Торнадо-N» и новых кабелей, провести «холодную» наладку новой системы управления блока и не позднее шестидесятого дня обеспечить полную готовность АСУ ТП к пуску энергоблока.

19 марта 2013 года энергоблок был остановлен на плановый ремонт на 60 дней, в течение которых подрядчики должны были провести полную инсталляцию новой системы управления и обеспечить пуск энергоблока. Ровно через два месяца – 19 мая 2013 года – был подписан акт о готовности АСУ ТП к пуску блока, включая проверку всех технологических защит и АВР механизмов собственных нужд. В этот же день были начаты подготовительные работы к пуску блока. После проверки пусковых технологических подсистем утром 20 мая началась растопка котла, а вечером того же дня, в 21:28, блок был успешно включен в сеть и начал вырабатывать электроэнергию под контролем новой системы управления «Торнадо-N». Пуск был успешно осуществлен с первой попытки!

До начала монтажа новой системы была выполнена большая работа по проектированию АСУ ТП, производству оборудования для системы управления «Торнадо-N», разработке прикладного программного обеспечения и его наладке на площадке изготовителя ПТК ЗАО «Модульные Системы Торнадо» в Новосибирске. Кроме того, требовалось провести заводской тест и отправить оборудование в Углевик.

Основной вехой в этой части проекта стали заводские приемочные испытания – Factory Acceptance Test, успешно проведенные с участием заказчика 11–12 апреля 2012 года. В середине июня оборудование было успешно доставлено на ТЭС «Углевик». Однако из-за недостатка водных ресурсов на ГЭС в Боснии и Герцеговине весной 2012 года (в Европе тогда установилась засуха) срок пуска энергоблока был перенесен на 20 мая 2013 года.

После полугодовой паузы, в феврале 2013 года, были начаты подготовительные работы по демонтажу старой системы и монтажу новой АСУ ТП. Тщательная организация подготовительных работ позволила выполнить их за рекордно короткие сроки – менее чем за месяц, а хорошо структурированный план основных работ позволил развернуть верхний уровень ПТК и начать его наладку уже на 17‑й день после останова блока.

Особую роль в организации сыграла швейцарская компания «Премар-Сервис», которая контролировала весь ход работ, а также белградская «Энергоинвест-Кибернетика», которая отвечала за выполнение всех демонтажно-монтажных работ. Удачно подобранные исполнители из Сараево и Белграда, четкая организация и грамотное руководство позволили обеспечить фронт работ по наладке нижнего уровня АСУ ТП уже к 15 апреля (26‑й день). Наладка полевого уровня также велась силами компании «Энергоинвест-Кибернетика» и была выполнена к 13 мая – всего за 28 дней.

Наладка верхнего уровня и функциональных подсистем велась специалистами российских компаний «КОТЭС» и «Модульные Системы Торнадо». К 19 мая все работы по «холодной» наладке были завершены.

Общий период инсталляции новой системы составил 60 дней. Это рекордные сроки, редко встречающиеся в мировой практике (обычно на такую работу отводится 90 дней и более). При этом четыре дня из шестидесяти работы не велись, так как было принято решение предоставить исполнителям выходные дни на майские праздники и Пасху. Кроме того, работы велись в одну 12‑часовую смену, без организации ночных работ.

Этот проект наглядно показал высокий профессионализм международной команды, а также высокий технический уровень и конкурентоспособность российского программно-технического комплекса «Торнадо-N».


Технические особенности ПТК «Торнадо-N»

Программно-технический комплекс «Торнадо-N» – это инновационная специализированная платформа с одноранговой распределенной архитектурой, предназначенная для построения масштабируемых отказоустойчивых систем управления большими и сложными технологическими объектами, количество каналов контроля/управления которых может измеряться десятками тысяч.

В развернутой на базе ПТК «Торнадо-N» среде управления все ее компоненты – модули УСО (устройства сопряжения с технологическим оборудованием), управляющие компьютеры и компьютеры верхнего уровня – взаимодействуют между собой через общую скоростную магистраль передачи данных Fast Ethernet.

Ris.3.png

Рис. Обработка сигналов в ПТК «Торнадо-N»

Модули УСО с функциями ввода осуществляют:
- ввод текущих физических значений контролируемых параметров;
- диагностику работоспособности полевых технических средств;
- первичную обработку сигналов: фильтрацию, линеаризацию, масштабирование и т. д.;
- определение качества измерений;
- формирование пакетов с первично обработанными физическими значениями.

Модули УСО с функциями вывода формируют управляющие сигналы, принимая сетевые пакеты с текущими значениями этих сигналов.

Модули устройства связи с объектом пассивны: информация из них передается только по внешнему запросу.

Программное обеспечение управляющего компьютера осуществляет:
- опрос и диагностику работоспособности модулей УСО;
- дополнительную обработку сигналов;
- обмен данными с другими управляющими компьютерами;
- обмен данными с верхним уровнем АСУ ТП (серверами и рабочими станциями);
- исполнение управляющих программ (приложений ISaGRAF) в реальном времени.

Управляющая программа может взаимодействовать с любым из модулей УСО, что позволяет создавать конфигурации АСУ ТП, устойчивые к единичным и множественным отказам.

Для обеспечения устойчивости к отказам в ПТК дублируется информационная магистраль, резервируются управляющие компьютеры и при необходимости дублируются модули УСО.

Ris.4.png

Рис. Организация ПТК «Торнадо-N»

Следует еще раз подчеркнуть, что в ПТК реализовано общее коммутационное поле, через которое от каждого активного элемента системы может быть статически проложен и настроен виртуальный канал связи с любым пассивным элементом с гарантированным временем доставки. При этом используются не специализированные, а широко распространенные недорогие программные и технические сетевые средства.

По сравнению с классическими многоуровневыми АСУ ТП система управления с такой одноранговой архитектурой обеспечивает значительные преимущества в плане производительности, отказоустойчивости, масштабируемости и гибкости.

Ris.5.png

Рис. Организация ПТК для ТЭС «Углевик»

Например, компоновка модулей УСО по шкафам может точно соответствовать топологии кабельных трасс, поскольку единицей привязки является модуль УСО. Благодаря этому в одном шкафу могут быть размещены модули, задействованные в разных функциональных подсистемах АСУ ТП.

Также при изменениях системы переброска сигнала от одной управляющей программы к другой производится только программно, а не программно и технически, что дороже и ненадежнее.

При расширении и модернизации системы можно добавлять лишь отдельные модули УСО, а не новые контроллеры с вновь разработанными программами.

Управляющее программное обеспечение выделяется в обособленный слой системы. Его декомпозиция зависит только от запроектированного функционала системы и никак не зависит от компоновки технических средств.

Вместо дорогостоящих решений сложных технических проблем приходится выполнять относительно простые задачи по перенастройке и/или перекомпоновке программного обеспечения.

Появляется практически ничем не ограниченная свобода в части организации работ по проектам. Для конкретного объекта, конкретных исполнителей и конкретных условий производства можно организовать уникальную по своей адекватности решаемой задаче дисциплину проектирования, разработки и изготовления АСУ ТП.

Ris.6.png
Рис. Организация обработки сигналов в ПТК для АСУ ТП ТЭС «Углевик»

Опыт разработки и внедрения в сжатые сроки АСУ ТП ТЭС «Углевик» на базе ПТК «Торнадо-N» показал высокую эффективность предложенного решения. По нашему убеждению, ПТК с одноранговой архитектурой, аналогичной архитектуре ПТК «Торнадо-N», станут в будущем типовыми.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 5(47)_2013

ЗАО «Модульные Системы Торнадо», г. Новосибирск,
тел.: (383) 363-3900,
e‑mail: info@tornado.nsk.ru,
www.tornado.su