ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.04.2024
Просмотров: 6
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Введение.
Интегрированная АСУТП - это многоуровневая иерархическая система управления, включающая в свой состав совокупность технических и программных средств и каналов связи, обеспечивающих комплексное автоматическое и автоматизированное управление всеми технологическими процессами в пределах объекта электроэнергетики, а также возможность дистанционного управления с АРМ оперативного персонала или удаленного диспетчерского пункта.
Выбор архитектуры АСУТП существенным образом определяется техническими требованиями объекта автоматизации. Поэтому необходимо руководствоваться спецификой технологических процессов объекта управления для выбора необходимых для их обеспечения средств автоматизации.
Актуальность.
Дальнейшее расширение реформ и внедрение рыночных отношений в ЕЭС России в качестве наиболее актуальной задачи ставит повышение бизнес эффективности энергообъектов и всей энергетической системы в целом. Повышение бизнес эффективности технологических объектов и процессов обеспечивается решением следующих проблем:
– контроль и учет параметров технологических процессов;
– обеспечение надежности и безопасности управления технологическими процессами и повышение на этой основе надежности электроснабжения потребителей;
– оптимизация управлениями технологическими процессами;
– сохранение и продление ресурса технологического оборудования;
– предотвращение аварий и ликвидация их последствий с меньшими затратами;
– экономия эксплуатационных затрат и сокращение численности обслуживающего персонала;
– снижение экономических потерь, возникающих вследствие недостаточной информационной и общей безопасности;
– снижение стоимости владения технологическим объектом.
Одним из основных решений перечисленных проблем является максимальное повышение качества и оперативности управления за счет внедрения автоматизированных систем управления технологическими процессами. АСУТП на энергообъекте является низовым уровнем системы управления ЕЭС который непосредственно связан с технологическим оборудованием. В рамках АСУТП собирается первичная информация по всем параметрам технологических процессов, решаются задачи метрологического обеспечения, выполняются процедуры прямого
регулирования и дистанционного управления оборудованием, выполняются работы по сбережению ресурсов. Из этого следует, что эффективность технологических процессов, по существу обеспечивается на уровне АСУТП. Кроме того, этот уровень является источником информации для верхних уровней управленческой структуры (АСДУ ЕЭС, АСКУЭ ОРЭ и др.) и во многом определяет эффективность управления всей энергетической системой. Поэтому задача создания АСУТП на энергообъекте является весьма актуальной в рамках комплекса работ по совершенствованию и модернизации системы управления ЕЭС России.
Архитектура.
Рис. 1. Уровни АСУ ТП объекта.
АСУТП ПС строится в виде иерархической многоуровневой структуры на базе современных программно-технических средств, реализующих основные информационные и управляющие функции. В типовой структуре АСУТП выделяются следующие уровни:
– уровень датчиков, исполнительных механизмов и аппаратов, счетчиков, микропроцессорных терминалов (РЗ и ПА, технологические защиты) и других измерительных средств;
– уровень промышленных контроллеров;
– уровень центральных вычислительных ресурсов и автоматизированных рабочих мест.
В состав технических средств АСУТП ПС входят:
• Датчики входной информации, исполнительные механизмы, релейные терминалы.
• Промышленные контроллеры – универсальные и специализированные.
• Вычислительные средства, в том числе серверы, рабочие и операторские станции.
• Технические средства вычислительных и промышленных сетей, в том числе коммутаторы, маршрутизаторы, каналообразующая аппаратура, канальные и кабельные сети.
Все технические средства, предназначаемые к использованию в АСУТП, должны иметь архитектурную и интерфейсную совместимость, обеспечивающую сопряжение и полную функциональную работоспособность без дополнительной доработки и работ по адаптации системы в целом.
Требования к составляющим устройствам.
Требования к датчикам и исполнительным механизмам:
• Уровень датчиков и исполнительных механизмов должен компоноваться преимущественно на базе микропроцессорных терминалов
, включающих функции автоматических исполнительных устройств, а также источников первичной информации для верхних уровней АСУТП ПС.
• Микропроцессорные терминалы должны иметь средства самодиагностики с выдачей тревожной сигнализации и журнала событий на верхние уровни АСУ ТП ПС.
• Микропроцессорные терминалы для связи с верхними уровнями должны иметь выходы на стандартные цифровые каналы, предоставляющие возможность применения оптических линий связи.
Требования к промышленным контроллерам.
В состав АСУТП могут включаться:
• промышленные контроллеры универсальные, ориентированные на работу с модулями УСО (модульные устройства ввода-вывода, входящие в состав промышленного контроллера, обеспечивающие электрическое сопряжение и непосредственный прием сигналов от датчиков и измерительных устройств и выдачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы и аппаратуры) со стандартным рядом сигналов ввода-вывода;
• специализированные промышленные контроллеры, предназначенные для работы в рамках определенных систем, например АСКУЭ.
Промышленные контроллеры должны иметь модульную, масштабируемую архитектуру для обеспечения наращивания функциональных возможностей. Структурно промышленные контроллеры включают:
• Вычислительный модуль.
• Набор модулей УСО.
• Модули сопряжения с промышленными сетями.
• Операционную систему.
• Пакет программ технологического управления.
• Инструментальный пакет программ для развития и модернизации технологических задач.
• Пакет диагностических программ, включая программы самодиагностики и диагностики управляемой периферии.
Для сетевого сопряжения с устройствами смежных уровней АСУТП промышленные контроллеры должны иметь технические и программные средства для обмена информацией (в том числе и по оптоволоконным каналам связи) на основе протоколов, удовлетворяющих стандартам локальных промышленных сетей (Profibus, Modbus, Canbus и др.) и технологии Ethernet.
Для сопряжения с датчиками и исполнительными аппаратами неинтеллектуального исполнения должны использоваться линии связи, специализированные для стандартного ряда сигналов УСО.
Для обеспечения требуемого уровня надежности промышленные контроллеры должны использовать схемы резервирования, а также специальное промышленное исполнение.
Требования к центральным вычислительным ресурса.
В состав центральных вычислительных ресурсов должны входить:
• Серверы.
• Рабочие станции.
• Сетевое оборудование, включая: - маршрутизаторы; - коммутаторы и концентраторы локальной сети; - каналообразующую аппаратуру.
Программное обеспечение центральных вычислительных ресурсов включает:
• Операционные системы серверов и рабочих станций.
• Системы управления базами данных.
• Среду функционирования и разработки технологических задач управления (SCADAсистемы).
• Комплекс технологических задач управления.
• Пакет программ мониторинга и диагностики комплекса технических и программных средств АСУТП ПС.
Приемники точного астрономического времени - GPS, работающие в составе системы единого времени АСУТП, обеспечивают привязку всех событий в системе к единому астрономическому времени, что значительно упрощает анализ правильности функционирования различных задач.
Принципы построения и реализация проекта ПТК АСУ ТП на примере АСУ ТП Белгородской ТЭЦ.
Так как, архитектура построения АСУ ТП энергообъекта укрупнено является типовой, то, для улучшения понимания, целесообразно будет рассмотреть конкретный пример ее реализации.
Объектами автоматизации ПТК являются две газотурбинные установки (ГТУ), два газодожимных компрессора (ГДК) и пункт подготовки газа (ППГ), которые управляются локальными САУ(система автоматического управления), а также два котла-утилизатора (КУВ), электротехническое оборудование (КРУЭ-110 кВ, РУСН-6 кВ, РУСН-0,4 кВ), два трансформатора связи энергоблоков и старое оборудование существующей части ТЭЦ. ГТУ и КУВ образуют энергоблок. В объеме расширяемой части — два энергоблока по 30 МВт.
Структура ПТК Белгородской ТЭЦ
ПТК Белгородской ТЭЦ разработана на базе системы PCS7 фирмы Siemens с применением дублированных контроллеров S7-417H. ПТК представляет собой трехуровневую распределенную систему управления, состоящую из нижнего, среднего и верхнего уровней. Структура ПТК БТЭЦ представлена на рис. 2.
Рис. 2. Структура ПТК Белгородской ТЭЦ
Нижний уровень ПТК состоит из четырех подсистем:
- энергоблока № 1, управляющая САУ ГТУ-1,оборудованием КУВ-1, САУ ГДК-1 и электротехническим оборудованием блока 1;
- энергоблока № 2, управляющая САУ ГТУ-2,оборудованием КУВ-2 и САУ ГДК-2 и электротехническим оборудованием блока 2;
- управления оборудованием существующей части ТЭЦ;
- управления общестанционным тепломеханическим и электротехническим оборудованием, САУ ППГ.
Подсистемы среднего уровня включают в свой состав дублированный контроллер (ПЛК), который представляет собой два специальных контроллера, работающих в паре. Контроллеры соединены между собой дублированной оптоволоконной линией связи, по которой осуществляется синхронизация контроллеров между собой. Один из контроллеров всегда работает в режиме «основной», второй — в режиме «резервный». В случае сбоя в работе основного контроллера, резервный перехватывает на себя управление.
Контроллеры связаны между собой по дублированной системной шине, выполненной в виде двойного кольца сети Fast Ethernet и реализованной с помощью специальных сетевых коммутаторов Siemens ESM TP40, поддерживающих кольцевую топологию сети. По системной шине контроллеры связаны с верхним уровнем ПТК БТЭЦ через дублированный сервер ввода/вывода (Сервер 1 и Сервер 2 на рис. 2).
Нижний уровень представлен следующим образом. Распределенный ввод/вывод осуществляется через удаленные контроллерные станции ввода/вывода Siemens ET200M по дублированной управляющей сети Profibus-DP. К ним подключены датчики, исполнительные механизмы и аппараты, счетчики, микропроцессорные терминалы РЗА и другие измерительные средства.
Контроллерные станции ввода/вывода размещаются вблизи мест подключения к технологическому оборудованию и подключены двумя линиями к дублированным контроллерам: каждый из двух процессоров контроллера соединен независимо со всеми удаленными контроллерными станциями ввода/вывода своей подсистемы. В контроллерных станциях установлены два коммуникационных модуля: один — в работе, второй — в резерве.
В ПТК реализовано стандартное и отработанное для контроллеров фирмы Siemens решение, обеспечивающее повышенную отказоустойчивость системы: при возникновении неисправности или выходе из строя одного из компонентов системы управления исправно работающие резервные компоненты берут на себя продолжение выполнения задачи управления.
Применение в ПТК дублированных контроллеров позволяет реализовать подсистему технологических защит и защитных блокировок в соответствии с предъявляемыми к таким подсистемам требованиями «живучести» системы.
