скачав файл 8Mb - Федеральный Научно

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО – ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР «АЛТАЙ»
ОТДЕЛЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ
ТЕХНИКИ И АВТОМАТИКИ
(ОВТиА)
Страничка сайта http:// www.frpc.risp.ru
1
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Одним из направлений деятельности ОВТиА является выполнение полного
комплекса работ по «созданию АСУ ТП» для гражданских объектов и
объектов промышленности с потенциально опасной спецификой
реализуемых технологических процессов.
В термин «создание АСУ ТП» мы вкладываем значительный объем
инженерных работ, обычно сопутстствующий этому процессу – от
написания технического задания до внедрения системы на объекте.
Коллектив предприятия имеет многолетний опыт сотрудничества с
зарубежными компаниями по автоматизации сложных технологических
комплексов.
В основе нашей деятельности заложен принцип полной завершенности
работ. Мы выполняем работы связанные с проектированием, установкой,
отладкой и сдачей систем «под ключ» на территории Заказчика.
Сроки проектирования и внедрения систем составляют не более одного
календарного года. Такой «короткий» период создания АСУ ТП любой
сложности (по количеству сигналов ввода/вывода - 256, 512 или 1024)
базируется на использовании оригинального метода «формализованного проектирования АСУ ТП», разработанного нами и
хорошо зарекомендовавшего себя на практике.
Наши разработки удостоены двух высоких наград: Премии правительства
РФ (2003), премии Алтайского края (2008) в области науки и техники,
что говорит о высоком уровне разработок.
2
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Имея более 30 летний опыт работ в области «создания АСУ ТП» и
современную производственную базу, мы гарантировано, выполняем
комплекс мероприятий, предусмотренных действующими стандартами, а
именно: разрабатываем и согласовываем с Заказчиком структурные схемы
автоматизации технологических процессов с «привязкой» их к
промышленной площадке Заказчика; разрабатываем полный комплект
проектной документации на АСУ ТП; разрабатываем программное
обеспечение на систему и необходимые документы - описание
структуры программного обеспечения (ПО), руководство оператора,
руководство пользователя для сервисных программ системы; проектируем и
поставляем комплексные системы пожарной автоматики и охранной
сигнализации, системы противоаварийной защиты (ПАЗ), средства
видеонаблюдения, громкоговорящие переговорные устройства, локальные
сети с использованием серверных структур и волоконно-оптических линий
связи (ВОЛС); укомплектовываем проекты средствами автоматизации в
соответствии со спецификацией проекта согласованной Заказчиком;
монтируем и сдаем «под ключ» Заказчику АСУ ТП с «привязкой»
оборудования к его производственным зданиям; выполняем метрологическую
поверку и калибровку поставляемых средств измерения и контроля и выдаем
сертификаты на них; обучаем специалистов Заказчика навыкам
сопровождения и обслуживания технических средств системы и проводим
постгарантийное (в течение первого года эксплуатации) техническое
обслуживание АСУТП на площадке Заказчика.
3
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Структурные схемы автоматизации строятся по принципу
распределенности вычислительных систем. Такая структура обеспечивает
высокую надежность, «живучесть» и «быструю восстанавливаемость»
технических средств системы при наступлении каких-либо форс- мажорных
обстоятельств на объектах управления, где реализуются потенциально
опасные (пожароопасные или взрывоопасные) технологические процессы.
Одним из основных элементов структурных схем автоматизации является
наличие систем противоаварийной защиты (ПАЗ), которые структурно могут
входить как в состав устройств связи с объектом (УСО), так и в виде
выделенной единицы – автономного шкафа управления.
Системы ПАЗ совместно с АСУ ТП обеспечивают надежную реализацию
технологических процессов и гарантировано «сберегают» процесс и
оборудование при наступлении предаварийных и аварийных ситуаций на
объекте управления.
Автоматизированное управление технологическим оборудованием
выполняется с удаленной на значительное расстояние пультовой.
При удалении объектов на расстояние более 300 метров, используются
специальные репитеры, что позволяет значительно увеличивать дальность
передачи и приема сигналов контроля и управления – до 2000 - 3000 м.
Структура АСУ ТП распределенными объектами управления строится по
типовому принципу, с использованием ВОЛС.
4
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Пример типовой архитектуры локальной вычислительной сети для трех объектов
5
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Разработка проектной документации на АСУ ТП выполняется на основании
технического задания Заказчика.
Поставляемый комплект документации соответствует действующим
стандартам (ГОСТ 34.201, 34.601, 34.602, 34.603, РД 50-34.698), и другими
нормативными документами (правила устройств заводов, правила
устройств электроустановок, правила безопасности ПБ 09-540-03).
Эксплуатационная документация передается Заказчику в 2-х печатных
экземплярах, на русском языке, а в оговоренных случаях, и на английском
языке.
В состав комплекта документов входит: проектная документация на АСУ ТП,
техническое описание на систему, программа методика заводских
испытаний (ПМИ), руководство по эксплуатации системы , описание
программного обеспечения и руководство оператора, паспорта на систему
и поставляемое оборудование.
Разработка проектной документации ведется с использованием САПР
AutoCAD и оформляется в виде альбома формата А3 в соответствии с РД50-34.698-90, ЕСПД, ЕСКД.
По согласованию с Заказчиком комплект документов может быть ему
передан и на электронных носителях.
6
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
При разработке проекта на АСУ ТП применяется метод
«формализованного проектирования». Генеральной идеей метода,
является то, что в существующей электронной базе проектов хранится
значительный, накопленный за многолетнюю практику, объем
документации разработанной ранее как для реальных АСУ ТП, так и
документация для виртуальных объектов управления созданная самим
Исполнителем. Исполнитель, по определенным правилам, сознательно
усложняет принципы взаимодействия объекта и системы управления.
При этом используются более «жесткие» формализованные
характеристики объекта , по сравнению со сколь угодно сложными
характеристиками реальных объектов ( увеличивается число объектового
оборудования, количество каналов ввода/вывода, повышается
категорийность процессов и оборудования , изменяется в большую сторону
количество логических фаз процессов, удаленность зданий друг от друга и
другие характеристики).
Отличительная особенность такого метода, в том, что большая часть
(около 60%) проектной и программной документации на АСУ ТП,
выполненной для виртуального объекта, остается неизменной и для
реального объекта управления и удовлетворяет при этом всем
требованиям нормативной документации!
При реализации конкретного ТЗ на разработку АСУ ТП из базы
проектов выбирается проект, близко удовлетворяющий требованиям
Заказчика, и выполняется его адаптация к реальному объекту.
7
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Для реализации метода, сотрудниками АО ФНПЦ «Алтай» разработан
специализированный программный продукт, который получил рабочее
название «BOX 2004». Это конфигуратор, работающий в режиме
трехмерной графики. Он позволяет инженеру-разработчику создавать и
исследовать виртуальные структуры УСО и выбирать из них
оптимальную. (по реализуемым функциям, структуре технических
средств и цене.)
Для каждой виртуальной
структуры создается проект
АСУ ТП и хранится в
«ВОХ-2004»
электронной базе проектов
Виртуальная конструкция шкафа УСО
Полученное проектное решение
8
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Такой подход позволяет значительно (в 2-3 раза) сократить общее
время на разработку и внедрение любого проекта, а значит уменьшить
и стоимость проекта.
С помощью конфигуратора нами разработаны три типовых
конструктивных модуля УСО для АСУ ТП с различной «информационной
мощностью». Информационная мощность это условный показатель
сложности системы или суммарное количество каналов управления и
контроля (каналов ввода/вывода) которыми система управления
обменивается с объектом управления.
«М256» -это УСО на 256 каналов ввода/вывода, «М512» и «М1024»
соответственно на 512 и 1024 канала.
На фото слева
представлены три
конструктивных
модуля УСО с
информационной
мощностью «М256»
каждое, которые
работают на
реальном объекте
АО ФНПЦ «Алтай»
9
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Технические характеристики модульных УСО
•
•
•
•
•
•
•
•
габаритные размеры шкафа (ШхВхГ), мм
- для УСО «М256»
-600х600х1000
- для УСО «М512»
-800х600х1200
- для УСО «М1024»
-800х800х1600
тип конструкции
-шкаф металлический
степень защиты от пыли и влаги -(IP40 - IP56)
потребляемая мощность, Вт
«М256», не более
-700
«М512», не более
-850
«М1024», не более
-1500
количество обрабатываемых сигналов,
( в % от общего числа для всех базовых УСО, «М256», «М512», «М1024»)
•
•
•
•
•
дискретных входных (24 В)
дискретных выходных (24 В)
аналоговых входных (4-20мА, 0-10 В)
аналоговых выходных (0-10В)
напряжение питания шкафа УСО, В
- 40%
-45%
-10 %
-5%
-220
10
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Используя метод виртуального проектирования АСУ ТП мы разработали и
внедрили в короткие сроки более 17 систем различного назначения для
нашего предприятия и более 11 систем создали и сдали Заказчику «под
ключ» в рамках выполнения международных контрактов.
Разрабатываемое ПО имеет различный уровень сложности, начиная от
программ управления микроконтроллерами и отдельными аппаратами,
программ управления промышленными зданиями и производственными
комплексами в целом и заканчивая системой центрального сервера
предприятия, объединяющего в себе информацию, поступающую с десятков
рассредоточенных объектов управления, объединенных ВОЛС.
Предлагаемое Заказчику ПО отражает современные тенденции
программирования такие как: дружественный, интуитивно понятный
человеко-машинный интерфейс, ориентированный на виртуальные пульты
управления в 2-х или 3-х мерной анимации представления объектового
Оборудования; использование хранилищ данных с системой управления
базами данных (СУБД MS SQL Server); использование, по желанию
Заказчика, SCADA-систем (IsaGraf, Intouch) или разработка ПО в среде
Delphi, Pascal и др.
Программное обеспечение обладает той степенью надежности и
безопасности, которая необходима для реализации сложных
пожароопасных и взрывоопасных технологических процессов.
11
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Общий вид двухмерного виртуального пульта оператора системы.
12
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Общий вид трехмерного виртуального пульта оператора системы.
13
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Создаваемое ПО характеризуется следующим:
• высокая степень унификации проектных решений, позволяющая
варьировать ими в рамках создания новых проектов.
• высокая модульность, определяемая наличием совокупности
тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), решающих свои
локальные задачи;
• «открытость» структуры и модульность логических структур ПО не
ограничивающая возможность использования каких-либо типовых
проектных решений и прикладных систем
• высокая доля использования «готовых», ранее отработанных
программных модулей;
• ориентация структуры ПО на территориально распределенyю среду
функционирования и неоднородность объектов управления;
• высокая надежность реализации функций контроля и управления
Проектирование систем пожарной автоматики выполняется на основе
автоматизированной системы пожаротушения (АСПТ), разработанной
нашими специалистами совместно с одним из российских производителей
таких систем (ЗАО «ЭлеСи», г. Томск) с «привязкой» к типовому
объектовому оборудованию пожаротушения различных типов: дренчерные
системы, установки пенного, водяного, газового, порошкового и
аэрозольного пожаротушения. Один шкаф АСПТ обеспечивает защиту 32
рассредоточенных объектов, что значительно снижает стоимость любого
проекта в целом по сравнению с традиционным способом построения
систем пожарной защиты, когда для каждого обособленного объекта
создается «своя» отдельная система автоматической пожарной защиты.
Сегодня на нашей площадке успешно функционирует АСПТ защищающая
3 рассредоточенных объекта и планируется ввод в эксплуатацию АСПТ,
которая будет защищать 10 рассредоточенных объектов!.
14
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
3
М
2
1
11
Водяная завеса (для всех
6
51
5
4
12
1. Задвижка главная (ручная)
2. Насос повыситель (380 В)
3. Манометр стрелочный
4. Задвижка перед клапаном
5.Датчик положения задвижки
перед клапаном
6.ЭКМ-электроконтактный
манометр(давление перед
клапаном)
7.Клапан быстродействующий-4
шт
8.Питание (220 В, 50 Гц)
9.ЭКМ-Двление после клапана
101.Узел управления
комбинированный (УУК)(Питание 24 В)-4шт
СУ- сигнализатор уровня
СД- сигнализатор давления
11. ЭКМ-давление в трубопроводе
на максимальной высоте (только в
последнем шлейфе)
эк
м
8
эк
м
9
объектов однотипная)
7
41
43
51
81
ЭКМ
53
83
ЭКМ
54
ЭКМ
ЭК
М
ЭКМ
СУ
СД
91
93
СД
101
44
11
ЭК
М
57
ЭК
М
СУ
СД
СД
104
47
Функциональная схема АСПТ для 10-ти защищаемых объектов
15
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Характеристики АСПТ:
• 32 шлейфа или боле 512 точек контроля
(датчиков пламени)
• от 1 до 32 защищаемых
рассредоточенных объекта
• снабжены устройствами защиты от
грозовых и импульсных помех (УЗИП)
• резервирование питания и каналов
ввода вывода
• контроль цепей питания и управления
• световая и звуковая сигнализация
• время «сработки»- менее 1 секунды.
• датчики пламени - ИП332/1 «Набат»
• максимальная удаленность
защищаемого объекта до 1500 метров
• тип кабеля связи КВК 4х2Х1 «Герда»
• тип контроллера «ЭлСи-ТМ» с
резервированием
• сертификат № РОСС RU.OC03.H00519
выдан ГУ «ЦСА ОПС» ГУВО МВД.
• Государственный реестр №0106424,
• разрешение ФС по технологическому и
атомному надзору « РРС00-21020».
Внешний вид АСПТ для 3-х
защищаемых объектов
16
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Укомплектование АСУ ТП при поставке Заказчику, выполняется в
соответствие со спецификацией проекта.
В состав поставляемых Заказчику материалов и оборудования входят:
• комплект рабочей и эксплуатационной документации,
•
шкафы управления, включая систему ПАЗ,АСПТ и др.
• операторское оборудование (компьютеры ,серверы, громкая связь)
• лицензионные офисные и рабочие программные продукты
• устройства воздухоподготовки,
• маслостанция при необходимости.
• монтажно-установочные изделия (кнопки, сигнализация, оповещатели)
• кабельная продукция, (кроме силового кабеля)
• металлические кабельные лотки для прокладки трасс в полевых
условиях,
• средства измерений параметров технологических процессов – датчики,
приборы и ЗИП.
При укомплектовании проекта используются современные технические
средства российских и зарубежных производителей, включенных в реестр
Государственных средств измерения и имеющих соответствующие
сертификаты надзорных органов. В качестве базовых элементов средств
автоматизации используются элементы из номенклатуры фирм,
лидирующих на Российском рынке поставок средств
автоматизации –ЗАО «ЭлеСи», «Эталон», «Теплоприбор», «Приводная
техника» и др.
17
Отделение вычислительной техники и автоматики при АО ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Сборка систем автоматизации выполняется на производственных
площадках Исполнителя. Разработанная методика сборки позволяет
собрать один конструктивный модуль с информационной мощностью
«М256» за 12 рабочих дней.
Базовая компоновка шкафа
предполагает, что все
элементы автоматики
располагаются на 5-ти
параллельно расположенных
шинах (DIN рейках) со
следующим
размещение элементов
автоматики сверху – вниз:
модули ввода − вывода,
контроллеры; нормирующие
преобразователи и барьеры
искрозащиты; элементы
релейной автоматики;
источники питания и
автоматические
выключатели; клеммные
соединители и УЗИП.
18
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Этот оригинальный метод компоновки шкафов автоматики и
моделирование различных конструкций с помощью программы
конфигуратора «ВОХ-2004» показал его высокую эффективность.
При таком методе, элементы автоматики располагаются не на одной
Монтажной плоскости, образованной параллельно расположенными
шинами, а на двух таких плоскостях (передней и задней),что значительно
снижает габаритные размеры шкафов УСО и стоимость разработки в
целом. Программа «ВОХ-2004» учитывает эту особенность и располагает
элементы автоматики внутри конструкции с таким учетом, что это не влияет
на эксплуатационные требования (удобство доступа к любому элементу,
достаточное расстояние между элементами и шкафами стенок,
обдуваемость воздухом вентиляторов и пр.)
Шкаф УСО с информационной
мощностью «М256» собранный по
традиционной схеме с одной
монтажной плоскостью (слева).
Размер шкафа (ШхГхВ) 800х800х2200
Аналогичный шкаф УСО собранный по
схеме с двумя монтажными
панелями (справа) имеет габаритные
размеры 800х600х1200
19
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Исполнитель осуществляет комплексную проверку и настройку блочномодульных элементов систем на своем стенде, ведет отработку ПО и
калибровку средств измерений, доработку проектных решений по
результатам «обкатки» системы управления с использованием
имитаторов.
Совместно с метрологической службой АО ФНПЦ «Алтай», которая
является аккредитованным структурным подразделением в составе
ОВТиА и выполняется весь комплекс мероприятий по калибровке
средств измерений и настройке приборов поставляемых Заказчику.
После подписания Заказчиком протокола испытаний, оборудование
отгружается в адрес Заказчика. Блочно модульные конструкции
составных частей создают возможность перекомпоновки структуры АСУ
ТП на объекте Заказчика и удобны в работе при отгрузке и
транспортировке таких модулей на объект.
В каждой шкафной конструкции со степенью защиты от пыли и влаги
(IP 54) предусмотрено освещение и автоматическое поддержание
климата, что позволяет устанавливать такие конструкции и в особых
климатических зонах. Ввод в действие АСУ ТП осуществляется на
основе программы методики заводских испытаний (ПМИ),
составляемой совместно с Заказчиком в соответствии с ГОСТ 34.601-90
«Стадии создания»
20
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Аттестат на право
самостоятельного проведения
калибровочных работ
Свидетельство о
состоянии измерений
21
Отделение вычислительной техники и автоматики при ФНПЦ «Алтай»
АСУ ТП «под ключ»
Сдача АСУ ТП «под ключ» выполняется комплексной бригадой (4-5
человек) квалифицированных специалистов, после завершения
Заказчиком строительных и монтажных работ на сдаваемом объекте.
Работы ведутся на договорной основе, без привлечения сторонних
организаций и выполняются в течение 1-2 месяцев, в зависимости от
уровня сложности систем и с использованием материалов и
комплектующих поставляемых в полном объеме Исполнителем.
Обучение специалистов Заказчика правилам работы и обслуживания
системы выполняется нашими специалистами в течении всего периода
монтажа и наладки АСУ ТП на площадке Заказчика.
Поставляемые системы рассчитаны на круглосуточный режим работы, с
остановкой на профилактику не чаще чем 1 раз в год, в период
капитального ремонта. В период первого года эксплуатации систем
Исполнитель обеспечивает их постгарантийное обслуживание совместно
со специалистами Заказчика. Для этого составляется перечень
мероприятий по проведению планово – предупредительных ремонтов
средств автоматизации и КИП, определяется методика учета отказов и
устанавливается временная дискретность плановых поверок.
Специалисты Заказчика обучаются способам выявления и
устранения неисправностей средств автоматизации и навыкам
самостоятельной работы с проектной документацией и АСУ ТП.
22