Программно-технический комплекс (ПТК) «ЭКРА»

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ

АСУ ТП обеспечивает комплексную автоматизации электрической части гидроэлектростанций, теплоэлектростанций, электрических подстанций 10 - 750 кВ и проектируется на базе программно-технического комплекса "ЭКРА" (ПТК "ЭКРА").

ПТК "ЭКРА" позволяет решать весь круг задач сбора, обработки, хранения и надежную передачу полного объема текущей и аварийной информации, а также управления энергообъектом в режиме реального времени центрами диспетчерского управления (ЦДУ).

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ АСУ ТП

Информационные:
сбор и обработка аналоговой и дискретной информации о текущих режимах и состоянии оборудования;
отображение динамического состояния объекта в виде мнемосхем, графических панелей, таблиц, диаграмм и т.д.;
контроль и регистрация отклонений аналоговых параметров режима за нормальные и аварийные пределы;
предупредительная и аварийная сигнализация технологических и аварийных событий;
регистрация, архивирование и документирование технологических и аварийных событий в системе единого времени АСУ ТП;
информационный обмен с вышестоящими и смежными уровнями АСУ ТП в рамках соответствующей автоматизированной системы управления.

Управляющие:
дистанционное управление оборудованием с АРМ оперативного персонала;
программно-логическое управление коммутационной аппаратурой (оперативная блокировка).

Сервисные:
самодиагностика аппаратной, канальной и программной части ПТК;
дистанционное конфигурирование, настройка, изменение уставок микропроцессорных устройств РЗА, работа с осциллограммами;
синхронизация системного времени ПТК «ЭКРА» по спутниковой системе;
разграничение прав доступа.

ПРОГРАМНЫЕ СРЕДСТВА ПТК «ЭКРА» – SCADA-СИСТЕМЫ EKRA SCADA

Разработанная ООО НПП «ЭКРА» SCADA-система EKRA SCADA представляет собой мощный и гибкий инструмент для наблюдения, анализа и управления процессами в системах автоматизации.

Посредством функциональных подсистем EKRA SCADA обеспечивается ввод, обработка, хранение, отображение и документирование информации в нормальных и аварийных режимах работы в соответствии с функциями АСУ ТП, настройка параметров регистрации и архивирования данных, а так же создание автоматизированных рабочих мест.

Основной типовой набор функций:
сбор текущей технологической информации от оборудования;
первичная переработка измерительной информации;
архивация текущей информации, ее обработка и хранение в заданных форматах за заданные интервалы времени;
представление текущей и исторической (архивной) информации на экране операторской станции (в формах динамизированных мнемосхем, анимационных изображений, таблиц, трендов, аварийных сообщений и т.д.);
печать отчетов, рапортов и протоколов в задаваемых пользователем формах по времени, по запросу оператора;
регистрация аварийных ситуаций в моменты их возникновения и вывод аварийных сообщений на экран;
ввод команд оператора, их обработка и передача оборудованию;
информационные сетевые взаимодействия между станцией оператора и средствами системы управления;
передача информации смежным системам (другим SCADA-системам, АСУ ТП и т.п.);
считывание/задание уставок оборудования РЗА;
сервисные функции;
администрирование SCADA– системы.

ПОДСИСТЕМА СОЗДАНИЯ И КОНФИГУРИРОВАНИЯ SCADA-ПРОЕКТА

С помощью Подсистемы создания и конфигурирования решаются задачи по настройке параметрической части SCADA-проекта.
В данную подсистему входят следующие программные модули:
Конфигуратор переменных;
Конфигуратор команд;
Редактор мнемосхем;
Конфигуратор прав пользователей.

С помощью Конфигуратора переменных:
определяется информационная база контролируемых параметров – создается иерархическая структура переменных информационной базы;
создается и настраивается дополнительные вычисляемые переменные (дополнительные переменные, значения которых определяются как функция от регистрируемых параметров);
для каждого информационного сигнала задаются условия аварийного состояния и порядок его обработки.

С помощью Конфигуратора команд задаются условия выполнения той или иной команды по состоянию системы.

Редактор мнемосхем – графическая среда разработки экранных форм с использованием графических мнемоэлементов, хранимых в соответствующих библиотеках. Библиотеки мнемоэлементов могут создаваться и расширяться пользователями.

Редактор является инструментальным комплексом графического конфигурирования, с помощью которого собираются мнемосхемы и видеоформы конкретных SCADA-проектов АСУТП из имеющихся у него графических примитивов, разнообразных элементов изображения промышленных объектов, базовых заготовок, подлежащих настройке и динамизации.

С помощью Конфигуратора прав пользователей разграничиваются права доступа операторов к дистанционному управлению оборудованием.

СЕРВЕР СБОРА ДАННЫХ EKRA SCADA – ПОДСИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ И РЕГИСТРАЦИИ СОБЫТИЙ

Подсистема сбора данных и регистрации событий системы EKRA SCADA содержит информацию о текущем состоянии всех контролируемых параметров системы (текущие значения, признаки аварийного состояния, показатели достоверности значений) и ведет оперативные архивы. Она предоставляет данные смежным подсистемам и внешним оперативным информационным комплексам. Она включает в себя Сервер данных. Сервер данных - это ядро SCADA - системы, которое реализует функции приема, обработки информации, организации ее хранения, ведение базы данных, организацию доступа к БД и сеансов связи (обмена данными) между компонентами комплекса.

В состав данной подсистемы входят:
Менеджер данных;
Менеджер драйверов;
Конфигуратор менеджера драйверов;
Менеджер конфигурации.

В Сервере данных можно выделить две функциональные части:
оперативный сервер;
коммуникационный север.

Обмен информацией с устройствами в EKRA SCADA реализуется посредством Менеджера драйверов, который выполняет функции коммуникационного сервера связи с устройствами. Конфигурация разделения аппаратных ресурсов – это описание набора опрашиваемых устройств и интерфейса их взаимодействия с EKRA SCADA на аппаратном (физическом) уровне. Для ее создания и настройки в системе предназначен Конфигуратор Менеджера драйверов.

Функции оперативного сервера в системе выполняет Менеджер данных. Описание регистрируемых оперативным сервером событий:
выход аналогового параметра за предупредительные и аварийные пределы и возврат в норму;
обрабатывание аварийной и предупредительной сигнализации;
неисправность канала связи и др.

Объем фиксируемых событий определяется совокупностью по терминальных перечней сигналов контроллеров и микропроцессорных защит и автоматики. Данная подсистема реализует функции, обеспечивающие надежную работу всей системы:
отбор и надежное архивирование всех поступающих данных с заданной частотой;
предоставление, в режиме реального времени, информации о состоянии объекта на все АРМ с минимальной задержкой;
предоставления клиентским приложениям из состава EKRA SCADA собственный интерфейс для доступа к параметрам, формируемым в результате контроля над технологическим объектом;
организации обработки клиентских запросов для поиска требуемой информации и запись новых данных;
сохранение набора опрашиваемых устройств.

Менеджер конфигурации выполняет вспомогательные функции декодирования информации в системе.

ПОДСИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ КОМАНД

Основу данной подсистемы составляет Менеджер команд, который реализует в EKRA SCADA функции дистанционного управления электротехническим оборудованием. Основные задачи, решаемые подсистемой:
получение команд от оператора;
проверка возможности их реализации на основе конфигурации системы и условий выполнимости команд и текущего состояния системы;
защита от несанкционированного доступа.

Главным инструментом дистанционного управления в EKRA SCADA является ПО АРМ оператора. При этом предусмотрена программная блокировка, исключающая одновременное дистанционное и ручное управление. Все действия оператора регистрируются в базе с соответствующей меткой времени.

СЕРВЕР АРХИВА EKRA SCADA – ПОДСИСТЕМА АРХИВИРОВАНИЯ И ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ

Подсистема реализует функции формирования и хранения долговременных архивов на необходимый срок (функции архивного сервера), представления информации об истории протекания технологических процессов, развитии аварий, работе автоматики, действиях оператора, функциях и параметрах ПТК.

Основные характеристики:
максимальная глубина архива ретроспективной информации определяется размером дискового пространства и определяется пользователем;
период записи значений в базу настраивается пользователем;
сохранение значения в базе с соответствующей времен- ной меткой и признаком достоверности. Структурно данная подсистемы включает в себя:
Конфигуратор архива;
SQL-сервер базы данных.

ПОДСИСТЕМА ГЕНЕРАЦИИ ОТЧЕТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Данная подсистема предоставляет оператору архивные дан- ные по его требованию и формирует отчеты в соответствии с заданными форматами представления, на основании которых производиться анализ состояния оборудования и режимов в различных ситуациях, неоперативные расчеты, статистический анализ и др.

В нее входят:
Редактор шаблонов отчетов;
Генератор отчетов.

Редактор шаблонов отчетов представляет собой модуль формирования отчетной документации и позволяет создавать отчеты об истории технологического процесса и управления оборудованием ПС в виде таблиц за любой период времени.

Вид документа настраивается один раз и запоминается в виде шаблона. По этому шаблону в любое время может быть сформирован выходной документ на любой момент времени.

ПОДСИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ СИСТЕМНОГО ВРЕМЕНИ

Данная подсистема предназначена для синхронизации таймеров всех вычислительных средств. Она настраивается по сигналам точного времени и имеет все необходимые средства, обеспечивающие прием сигналов от стандартных устройств, формирующих сигналы точного времени на основе сигналов внешнего источника.

ШЛЮЗ И ОРС-СЕРВЕР EKRA SCADA – ПОДСИСТЕМА СВЯЗИ С АСУ ТП ВЕРХНЕГО УРОВНЯ

Для взаимодействия с системами других производителей в системе EKRA SCADA имеется Подсистема связи с АСУ ВУ, включающая:
шлюз IEC 60870-5-10х, предназначенный для взаимодействия с АСУ ТП верхнего уровня по протоколам IEC 60870-5- 10x;
OPC-сервер, предназначенный для взаимодействия с АСУ ТП верхнего уровня по технологии OPC. Данная подсистема:
принимает запросы от мастера протокола IEC 60870-5- 10х;
принимает запросы от ОРС-клиента.

Для настройки механизма передачи и определения передаваемой информации в комплексе программ Подсистемы связи с АСУ ВУ EKRA SCADA кроме сервисных приложений имеется Конфигуратор шлюзов для ОРС и различных протоколов. OPC- сервер предназначен для обмена информацией по технологии OPC.

Он выполняет следующие функции:
периодический опрос и выдачу на верхний уровень текущих аналоговых и дискретных величин, а также состояния аварийной сигнализации;
прием и выдачу на верхний уровень зарегистрированных событий.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АРМ

К тегам ОРС-сервера могут быть привязаны любые параметры из Конфигурации переменных SCADA-проекта, включая вычисляемые.

EKRA SCADA содержит следующий набор программных модулей для организации различных видов АРМ:
АРМ оператора;
отображение трендов;
конфигуратор уставок.

АРМ оператора предоставляет средства для отображения графических видеоформ автоматизированных рабочих мест операторов АСУ ТП. Данный модуль является:
основным средством сигнализации и визуального контроля текущих параметров, где отображаемые данные группируются в виде панелей видеоформ;
главным инструментом управления.

На мнемосхему (экранную видеоформу) АРМ оператора выводиться информация необходимая для адекватной оценки ситуации: текущее состояние контролируемого объекта, значения аналоговых и дискретных сигналов, а так же информация о возникавших в системе событиях (тревоги, аварии, возврат в норму, квитирование сигналов).

При подключении устройств защиты происходит периодическое обновление динамических соединений, примененных к графическим объектам экранных видеоформ, в зависимости от значений соответствующих источников. Функциональность видеоформы зависит от настроек, выполненных в процессе создания проекта в Редакторе мнемосхем.

На видеоформе отображаются контролируемые параметры, текущее время, устройства, индикаторы, таблицы параметров в реальном времени. Просмотр «горячих зон» осуществляется щелчком клавишей мыши по интересующему изображению.

При выходе значений сигналов за пределы тревог или аварий, мнемосимвол схемы, отражающий состояние сигнала, начинает мигать цветом, соответствующим классу неисправности. Все необходимые данные о квитировании в системе регистрируются с меткой времени как события и заносятся в базу.

Отображение трендов реализует функцию просмотра оперативных и архивных данных, которые могут быть представлены в виде графиков, трендов, списков событий.

Конфигуратор уставок позволяет считывать и задавать уставки цифровых устройств релейной защиты.

Периодичность опроса сигналов, обеспечивающая требования по точности фиксации событий и значений аналоговых сигналов по отношению к системному времени ПТК (в зависимости от динамических свойств параметра),
дискретных пассивных, с ....................................................0.5
дискретных инициативных, мс ..........................................0.5-10
аналоговых, мс .....................................................................0.5-10
аналоговых для температурных параметров, с .................0.1-30

Задержка от подачи оператором команды
вызова информации до начала вывода/до
окончания вывода на экран монитора, с .........................................1.0-2.0

Периодичность обновления информации
на экране монитора, с ........................................................................1.0-2.0

для аналоговой информации ...............................................1.0-2.0
для дискретной информации ...............................................0.5-1.0

Задержка в отображении спонтанно появляющихся
сигналов предупредительной и аварийной
сигнализации на экранах мониторов операторских и
событийной станций, с .....................................................................не более 0,5-1,0

Времы прохождения команды от момента нажатия
оператором – технологом кнопки виртуального
блока управления до появления сигнала на
выходных цепях, с ............................................................................. не более 1,0

Задержка от момента выдачи оператором команды
дистанционного управления до отображения на
мониторе результатов выполнения команды без
учета времени отработки команды управления, с ...........................1.5-2.0

Задержка от момента приема команды управления
от системы противоаварийного управления до
начала ее отработки, мс .......................................................................не более 25

Связь между аппаратными средствами осуществляется по различным линиям связи и протоколам с учетом стандартов на соответствующий интерфейс:
  • Ethernet 100 Base FX, Ethernet 10/100 Base FX;
  • RS485/422, RS232.

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ПТК «ЭКРА»

К аппаратным средствам ПТК "ЭКРА" относятся:
  • шкафы информационо-технологическ оборудования ШИТО типа ШЭ2608.10;
  • рабочие станции;
  • устройства среднего и нижнего уровня: шкафы УСО (шкафы сбора и передачи информации, шкафы регистраторов и др.) на базе регистраторов, контроллеров ввода-вывода и многофункциональных коммуникационных программируемых контроллеров сбора информации встраиваемого типа.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШКАФА ШИТО

Номинальное напряжения питания Uпит:

  • переменное ............................................................ 220±15%
  • постоянное ............................................................ 220±15%
Частота переменного напряжения питания, Гц ... 50±1%
Масса, не более, кг ................................................... 250

Количество входных/выходных сигналов ШИТО определяется:
  • количеством локальных вычислительных сетей Ethernet;
  • количеством портов Switch HUB;
  • наличием конвертеров и плат расширения RS-485/422.

ПРИМЕРНЫЙ БАЗОВЫЙ СОСТАВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ШИТО

  • промышленный встраиваемый компьютер (сервер архива);
  • LCD – панель;
  • выдвижная клавиатура;
  • KVM – коммутатор;
  • RAID – контроллеры с возможностью «горячей» замены HDD;
  • DVD – приводы;
  • блок бесперебойного питания;
  • шкаф кроссовый оптический;
  • Switch HUB на 6 портов Ethernet 10/100 Base FX (сеть верхнего уровня);
  • Ethernet 10/100 Base TX Switch HUB на 8 портов (сеть нижнего уровня);
  • конвертер Ethernet 10/100 Base TX – RS485/422 на 8 портов;
  • вентилятор с температурным датчиком.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Технические средства ШИТО соответствуют группе 2 ГОСТ 21552 по стойкости к воздействию внешних климатических факторов в процессе эксплуатации и предназначены для работы в следующих условиях: температура окружающей среды, °С относительная влажность воздуха от плюс 5°С до плюс 40 при температуре 25°С, % 20 – 80% атмосферное давление, кПА/мм рт. ст. 84 – 107 кПа (630 – 800) степень загрязнения  1 по ГОСТ Р 51321.1 (загрязнение отсутствует или имеется только сухое, непроводящее загрязнение) окружающая среда   невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металл и изоляцию место установки должно быть защищено от попадания брызг воды, масел, эмульсий, а также прямого воздействия солнечной радиации рабочее положение шкафа в пространстве вертикальное с отклонением от рабочего положения до 5° в любую сторону.
Конструкция шкафов, входящих в ПТК, обеспечивает возможность двухстороннего обслуживания и легкий доступ к элементам конструкции, органам управления, клеммным блокам для проведения визуального осмотра без демонтажа частей, входящих в состав шкафов. 

АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА «ЭКРА»