1 стр. из 1

В условиях постоянного роста цен на топливо и энергоносители большую актуальность приобретают в равной мере как производство тепло- и электроэнергии, так и энергосбережение.

В настоящее время на многих предприятиях оборудование по выработке и распределению тепловой и электрической энергии морально и физически устарело. Поэтому в условиях новых экономических отношений вопросы технического перевооружения энергетических объектов приобретают приоритетное значение.

Как повысить эффективность работы технологического оборудования и качество выпускаемой продукции, сэкономить топливо и ресурсы, повысить прибыльность на единицу капиталовложений, получить прибыль из недоступных ранее источников — вот те вопросы, которые стоят перед руководителем любого предприятия.

Пути решения этих проблем могут быть различны, и на некоторых предприятиях уже разработаны полноценные программы по их реализации. Внедрение автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП) является одним из способов повышения эффективности работы энергетического оборудования, а создание автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления дает возможность управления ресурсами предприятия в целом.

Так в рамках инвестиционной программы по модернизации энергетического оборудования станций ОАО «ТГК-1» НПФ «Ракурс» осуществил поставку и внедрение современной системы управления для турбоагрегата №4 Выборгской ТЭЦ-17, которая позволила повысить надежность, безопасность и технико-экономические показатели силовой установки. Договор между «ТГК-1» и НПФ «Ракурс» на поставку «под ключ» АСУТП турбоагрегата №4 (ТА 4) ТЭЦ-17 филиала «Невский» на базе программно-технических средств комплексной автоматизации PCS 7 (Siemens) был подписан в конце 2007 г.

В договор вошел полный комплекс работ по внедрению АСУТП: разработка рабочего проекта, разработка программно-технических комплексов (ПТК) АСУТП ТА 4, монтаж оборудования АСУТП ТА 4, в том числе приборов КИПиА, кабельных и трубных соединений КИПиА, пусконаладочные работы (ПТК, измерительных каналов, запорно-регулирующей арматуры).

В ходе реализации данного проекта НПФ «Ракурс» выступила в качестве генподрядчика ОАО «ТГК-1», организовав работу нескольких подрядных организаций.

В тесном контакте со специалистами «ТГК-1» была разработана концепция построения АСУТП ТА 4 с учетом возможности дальнейшей автоматизации агрегатов второй очереди ТЭЦ-17. Все работы по проекту внедрения АСУТП ТА 4 ТЭЦ-17 выполнены в сроки, поставленные заказчиком. Пуск турбоагрегата №4 под управлением АСУТП ТА 4 выполнен в июне 2009 г.

Описание системы

Центральным компонентом (ядром) структуры АСУТП ТА 4 (рис.) является проектно-компонуемый базовый программно-технический комплекс (ПТК) «Апогей» на базе технических средств комплексной автоматизации PCS 7 (Siemens). Элементы структуры АСУТП совместно с общесистемным и фирменным программным обеспечением ПТК образуют единую информационно-техническую среду, в которой в виде прикладного программного обеспечения реализуются алгоритмы функций контроля и управления системы.

За основу построения АСУТП ТА 4 принята многопользовательская распределенная система управления. В данном случае многопользовательская система состоит из нескольких операторских станций (АРМов), которые по терминальной шине получают данные от дублированного сервера ввода-вывода (сервер 1 и сервер 2). Терминальная шина — это шина Ethernet, независимая от системной шины, которая используется только для соединений АРМов с сервером.

Визуализация и работа процесса осуществляются на АРМах, тогда как сервер ввода-вывода отвечает за соединение с ПЛК, управление данными и т. д.

Многопользовательская система имеет следующие преимущества: однократное снабжение сервера ввода-вывода данными от ПЛК, гибкая структура и расположение АРМов, эффективная по издержкам структура, развязка системной и терминальной шин.

Система имеет в своем составе необходимые программно-аппаратные средства для связи с АСУП, а также может быть расширена для решения задач управления, сбора информации или управления другими технологическими установками, связи с «интеллектуальными» приводами и датчиками через полевую шину.

В состав АСУТП ТА 4 входит основной подсистемный программно-технический комплекс ПТК ТА 4, который объединен с другими подсистемам (СТК-ЭР ТА 4, ЭЧСР ТА 4, СКВ) в систему управления технологическим процессами турбоагрегата ст. №4.

ПТК ТА 4 отвечает за управление и контроль технологическими процессами турбоагрегата ст. №4. В состав ПТК ТА 4 входят: два АРМа машинистов ТА 4, резервированный сервер ввода-вывода (сервер 1 и сервер 2), резервированный ПЛК, станции удаленного ввода-вывода.

Управление основными технологическими процессами ТА 4 выполняет ПТК ТА 4. Основным устройством ПТК является резервированный ПЛК S 7-414-4H, к которому подключены удаленные станции ввода-вывода.

Контроллеры ПТК ТА 4 связаны информационно с резервированным сервером ввода-вывода, обеспечивающим связь контроллеров с АРМами верхнего уровня АСУТП ТА 4. Часть функциональных групп ПТК ТА 4 выделены в отдельную подсистему — программно-технический комплекс вспомогательных систем (ПТК ВС), который предназначен для обеспечения таких вспомогательных функций, как: обслуживание и администрирование ПТК АСУТП через инженерную станцию (ИС), архив параметров технологических процессов; синхронизация времени систем АСУТП ТА 4, связь с АСУ П, интерфейс АСУТП ГрЩУ-2 (АРМы начальников смен).

В состав ПТК ВС входят: АРМы начальника смены котлотурбинного цеха (НС КТЦ) и электроцеха (НС ЭЦ),  центральный архивный сервер (ЦАС), станция связи с АСУ П (ОРС-шлюз), инженерная станция (ИС), система единого времени (СЕВ).

АРМ начальника электроцеха располагается на ГЩУ ТЭЦ. С АРМа доступна информация о протекании всех технологических процессов ТА 4, в том числе о работе ПТК СТК-ЭР.

АСУТП ТА 4 состоит из двух уровней управления — верхнего и нижнего.

Нижний уровень предназначен для непосредственного контроля и управления подчиненных технологических узлов на основании заложенных в контроллеры алгоритмов и информации, поступающей с датчиков. Он построен на базе резервируемого контроллера (ПЛК) и станций удаленного ввода-вывода (ET 200 M). Нижний уровень имеет распределенную структуру: ПЛК размещается в помещении ГрЩУ-2, а станции удаленного ввода-вывода — по месту в силовых шкафах (ШС) и шкафах ввода-вывода сигналов (ШИС).

Основным устройством нижнего уровня является резервируемый ПЛК ПТК ТА 4, который состоит из двух отдельно работающих ПЛК, соединенных между собой двумя оптическими кабелями для обмена информацией. В каждый момент времени работает один контроллер, второй находится в резерве (он всегда включен и готов к перехвату управления на себя). Резервируемый ПЛК размещается в двух шкафах управления (ШУ). В состав ШУ входит резервируемый контроллер типа S 7-400 H.

Контроллеры соединяются с верхним уровнем АСУТП ТА 4 по системной шине, реализованной с помощью коммутаторов «Сименс» Scalance X 208. Системная шина выполена в виде дублированной сети Fast Ethernet с лучевой топологией. Станции удаленного ввода-вывода ET 200 M включают в свой состав модули ввода-вывода: аналоговых (SIMATIC S 7-300, SM 331) и дискретных сигналов (SIMATIC S 7-300, SM 321 и SM 322). Станции удаленного ввода-вывода соединяются с ПЛК по резервированной сети Profibus-DP с шинной топологией интерфейса RS-485. Для этого в каждой станции удаленного ввода-вывода предусмотрено два интерфейсных модуля IM 153-2, один из которых активный, а второй — в резерве. Станции ET 200 M устанавливаются в силовые шкафы (ШС) и шкафы ввода-вывода (ШИС).

Верхний уровень включает: дублированный сервер ввода-вывода;сетевое оборудование (коммутаторы), центральную станцию архивирования, станцию связи (ОРС-шлюз), автоматизированные рабочие места (АРМы), инженерную станцию, систему единого времени (СЕВ), аварийный пульт управления (АПУ).

Устройства верхнего уровня (кроме АПУ) связаны между собой по терминальной шине. Терминальная шина реализована с помощью сети Fast Ethernet с лучевой топологией.

Основным устройством верхнего уровня является дублированный сервер ввода-вывода, который состоит из двух физически независимых серверов. В единый момент времени один из них является основным, а другой — резервным. При выходе по каким-либо причинам основного сервера из информационного обмена происходит активация режима «горячей подмены», то есть резервный сервер принимает на себя функции основного. При восстановлении работоспособности основного сервера в автоматическом режиме происходит актуализация архивных данных. Реализацию этой функции обеспечивает программный модуль Siemens пакета PCS 7 S 7-REDCONNECT/2005, используя для этого системную шину и нуль-модемный кабель между серверами. Серверы ввода-вывода с заданной периодичностью проводят опрос ПЛК и предоставляют полученные данные внешним по отношению к системной шине объектам.

Система единого времени реализована с помощью устройства синхронизации времени Siemens Siclock TM с приемником GPS. Siclock и, принимая сигнал точного времени со спутника GPS, выдает по сети Ethernet в системную шину сигналы точного времени по протоколу NTP. Контроллеры и серверы ввода-вывода принимают сигнал точного времени из системной шины и синхронизируют свое время. Точность синхронизации времени внутри АСУТП — 1 мс.

Серверы ввода-вывода настроены как серверы NTP для терминальной шины. От серверов синхронизируются компьютеры АРМов, центральный архивный сервер и ОРС-шлюз, подключенные к терминальной шине.

Обеспечение архивирования значений аналоговых параметров и событийной истории осуществляется посредством сервера ввода-вывода. Внутрисистемные данные сервер получает от ПЛК через системную шину. Полученная информация упорядочивается и сохраняется на сервере ввода-вывода за небольшой период времени (настраиваемая величина). С заданной периодичностью эти данные передаются на центральный архивный сервер (ЦАС) для длительного хранения. При необходимости отображения на АРМе архивной информации запрос передается на станцию архивирования.

Данные событийной истории обладают собственной меткой времени, формируемой в момент возникновения самого события в ПЛК. Данные аналоговых параметров получают метку времени при их фиксации на сервере ввода-вывода при циклическом опросе ПЛК. Архивирование событий и аналоговой истории осуществляется на ЦАС с использованием пакета PCS 7 CENTRAL ARCHIVE SERVER V 6.1. Время хранения архивных данных на станции архивирования составляет от нескольких недель до нескольких месяцев. Дополнительные программные компоненты PCS 7 позволяют осуществлять экспорт архивных данных на внешние носители для долговременного хранения.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!