Программно-технический комплекс «ТОРНАДО»

Программно-технический комплекс (ПТК) «Торнадо» – полнофункциональная система для контроля и управления технологическими процессами на базе микропроцессорной техники. Это проблемно-ориентированный комплекс, состав функциональных блоков которого зависит от реализуемых задач и конфигурации каналов ввода-вывода.

ПТК «Торнадо» является современным комплексным решением для создания систем промышленной автоматизации для широкого класса задач.

При разработке ПТК «Торнадо» учитывались специфические требования и особенности технологического оборудования отечественного производства, действующих российских и международных стандартов.

Внедрение ПТК «Торнадо» на строящихся и реконструируемых объектах улучшает их технико-экономические показатели за счет реализации более сложных и современных законов управления, наглядности и полноты предоставления информации, проведения диагностики средств АСУТП и технологического оборудования.

В настоящее время ПТК «Торнадо» внедрен и успешно работает более чем на 70 промышленных объектах.

Программно-технические комплексы «Торнадо» включены в госреестр средств измерения РФ и Республики Казахстан и поставляются с сертификатами о первичной калибровке измерительных модулей.

Особенности ПТК "Торнадо"
возможность «горячей» замены модулей ввода-вывода (ПТК «Торнадо-М») без отключения кабелей и снятия напряжения с последующей автоинициализацией;
использование «мезонинной» технологии для унификации системы ввода-вывода контроллеров;
прямое подключение натуральных сигналов от термопар, термометров сопротивлений, датчиков тока и напряжения, а также дискретных сигналов и команд 24 В и 220 В без использования традиционных шкафов-промклеммников и релейных шкафов;
использование мощных процессоров, позволяющих решать ряд задач программными средствами, а не схемотехнически. в результате, снижены стоимость и плотность монтажа компонентов, расширен диапазон рабочих температур (от -25 до 70 °С) и снижено энергопотребление;
использование стандартной сети Ethernet-100 для коммуникации контроллеров внутри ПТК «Торнадо» обеспечивает высокую скорость передачи данных, снижает энергопотребление, облегчает резервирование, позволяет использовать стандартное коммуникационное оборудование различных производителей.
в состав ПТК «Торнадо» включен АРМ метролога, являющийся разработкой компании. С его помощью можно проводить в автоматизированном режиме процедуры калибровки (поверки) измерительных каналов и измерительных модулей по утвержденным госстандартом РФ методикам, включая выпуск необходимых метрологических документов.

Возможности АСУ ТП на базе ПТК "Торнадо"
реализация системы управления на базе современных технических средств с длительной перспективой применения;
обеспечение роста показателей надежности, а также технико-экономических и экологических показателей за счет выполнения законов автоматического управления, максимально точно и полно учитывающих специфику технологических процессов;
создание комфортных условий работы оперативного персонала и снижение нагрузки за счет широких функций автоматического управления и контроля, автоматизации анализа;
состояния технологического оборудования и самой системы управления, а также оптимальных эргономических решений;
повышение ответственности персонала путем введения функций слежения и протоколирования его действий;
упрощение эксплуатационного обслуживания и повышение надежности эксплуатации системы за счет;
глубокой диагностики технологического оборудования и АСУ ТП,
необходимого резервирования и модульного построения,
блокирования недостоверной информации и ошибочных действий персонала,
реконфигурации схем при отказах программно-технических средств,
«горячей» замены модулей;
оперативная выдача инженерно-техническому и административному персоналу информации о ведении технологических режимов в удобной форме для решения производственных и организационно-экономических задач;
снижение материальных и финансовых затрат на автоматизацию.
Основные типы ПТК «Торнадо»

Комплекс выпускается в четырех модификациях, отличающихся архитектурой и используемыми контроллерами. Выбор модификации определяется масштабом и сложностью объекта автоматизации. Все комплексы имеют единые программные средства и отличаются только типами контроллеров. Ограничений по совместному использованию контроллеров различных типов в одной системе не существует.

ПТК «Торнадо-M» предназначен для крупных объектов с высокой степенью ответственности, сложными функциями локального управления и большим количеством информационных каналов (несколько тысяч). Комплекс может работать с любым полевым уровнем, включая отечественный и иностранный КИП; имеет развитую систему самодиагностики; отличается высокой надежностью и отказоустойчивостью; быстро монтируется; удобен в эксплуатации и обслуживании. ПТК «Торнадо-M» с успехом применяется для создания АСУ ТП теплоэлектростанций (очереди, энергоблоки, турбины, котлоагрегаты), котельных и других крупных промышленных объектов. Основан на MIF-контроллерах с распределенной обработкой информации.

ПТК «Торнадо-I» используется в системах общепромышленного назначения среднего и алого масштаба со сложными функциями локального управления (ТЭС, котельные, электросети, нефтеперерабатывающие и химические предприятия, объекты ж/д транспорта, промышленные установки и др ). Количество каналов в локальных подсистемах ПТК – до 280. ПТК «Торнадо-I» имеет модульное построение, обладает высокой надежностью, компонуемостью, удобством в эксплуатации. Основан на MIC-контроллерах с централизованной обработкой информации.

ПТК «Торнадо-N» разработан для рассредоточенных систем общепромышленного назначения с однородной функциональной структурой. Эта версия комплекса основана на применении новейших контроллеров удаленного ввода-вывода MIRage-N на базе Fast Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с все элементы системы (УСО, устройства обработки, серверы и рабочие станции) подключены непосредственно к единой информационной магистрали. В качестве процессовых станций могут использоваться любые контроллеры и компьютеры, включая стандартные ПК. Распределение элементов системы по объекту позволяет приблизить контроллеры к местам измерений и уменьшить затраты на монтаж, кабель и материалы кабельных трасс и улучшить эксплуатационные и метрологические характеристики системы.

Комплекс телемеханики «Торнадо-ТМ» - микропроцессорное оборудование и программное обеспечение для комплексной автоматизации сетевых объектов. Различные сочетания стандартных изделий и программного обеспечения позволяют строить классические системы АСДУ, АСКУЭ и полнофункциональные АСУ ТП подстанций путем подключения интеллектуальных устройств, реализующих логическое управление и регулирование любой сложности.

Комплекс телемеханики «Торнадо-ТМ» осуществляет сбор и передачу телемеханической информации для диспетчерского и автоматического контроля и управления территориально  распределенными технологическими объектами в электроэнергетике, коммунальном хозяйстве, нефтяной и газовой промышленности и др.

Структура «Торнадо-ТМ» включает два основных комплекса: «Торнадо-КП» (контролируемый пункт сбора и передачи телемеханической информации) и «Торнадо-ЦППС» (центральная приемно-передающая станция с возможностью резервирования).

Все оборудование построено на единой аппаратной платформе, разработанной компанией «Модульные Системы Торнадо». Комплексы телемеханики «Торнадо-ТМ» могут выполняться на основе стандартных изделий высокой заводской готовности, не требующих разработки проектной документации, либо как проектно компонуемые изделия.

Комплекс телемеханики «Торнадо-ТМ» рекомендован Межведомственной комиссией ФСК для применения на объектах ЕНЭС.

Основные функции ПТК «Торнадо»
информационные:
– сбор, обработка, хранение информации о технологических параметрах производства, управляющих воздействиях, действиях персонала;
– решение информационно-вычислительных задач ТЭП, РАС, РОП;
– оценка метрологических характеристик каналов в процессе работы;
– формирование отчетов;
– представление информации о технологическом процессе (визуализация);
управляющие:
– технологические защиты и блокировки;
– автоматическое регулирование;
– все виды автоматизированного, дистанционного и функционально-группового управления;
сервисные (обеспечивающие работоспособность системы);
–диагностика датчиков и измерительных каналов, модулей в контроллерах;
–диагностика сетевых связей и подсистемы электропитания ПТК.

Структура и состав ПТК "Торнадо"

ПТК Торнадо имеет традиционную для систем управления трехуровневую структуру.

Верхний уровень включает персональные компьютеры автоматизированных рабочих мест (АРМ), серверы баз данных (СБД), серверы приложений (СП), а также оборудование для их установки и размещения.

Компьютеры АРМ предназначены для:
дистанционного управления технологическим оборудованием,
отображения состояния технологического оборудования,
световой и звуковой сигнализации о событиях в системе,
ведения оперативной базы данных (ОБД)
функционирования программ сервера приложений,
обслуживания, модернизации и хранения параметров конфигурации автоматизированной системы,
записи архивов на долговременные носители информации,
формирования отчетов и других документов.

АРМ машинистов и инженеров выполняются на базе IBM-PC-совместимых компьютеров в промышленном или офисном исполнении. Предусмотрены одно- и двухмониторные конфигурации АРМ, использование промышленных АРМ, а также установка экрана коллективного пользования или мозаичного щита. В малых системах также применяются панельные компьютеры, строчные или графические операторские панели, монтируемые непосредственно на шкаф контроллера.

В качестве прикладного программного обеспечения функционирует программа сервера приложений «Aist Server» производства компании «Модульные Системы Торнадо» и программа визуализации (SCADA-система InTouch Runtime производства Wonderware или TorIS производства «Модульные Системы Торнадо»).

АРМ операторов и инженеров защищены от случайного или несанкционированного воздействия. Функциональность каждой станции определяется правами доступа конкретного оператора. Реализована защита от подачи неправильных команд. все действия оператора протоколируются.

Интерфейс АРМ оператора служит для отображения состояния средств АСУ ТП и технологического оборудования. Информация о ходе технологического процесса предоставляется оператору в виде:
мнемосхем с различной степенью детализации;
графиков изменения текущего значения параметров, ретроспективного просмотра параметров, а также значений вычисленных параметров;
таблицы записи для контроля значительного количества параметров, объединенных в группы по смысловому признаку;
гистограмм для удобства сравнения однотипных параметров;
сигнализации для извещения оперативного персонала о возникновении нарушений в протекании технологических процессов, срабатывании защит и блокировок, выявленных неисправностях технических средств АСУ ТП.
меню и функциональных кнопок для быстрого перехода к любому технологическому узлу.

АРМ инженера АСУ ТП оснащен программными средствами для модификации системы:
настройки ПТК;
восстановления системы после аварийных ситуаций;
диагностики и тестирования ПТК;
выполнения регламентных работ;
создания резервных копий ПО и баз данных;
формирования отчетов о течении технологического процесса;
внесения изменений в программы технологических контроллеров и визуализации.

АРМ метролога обеспечивает выполнение в автоматизированном режиме процедур калибровки (поверки) измерительных каналов и измерительных модулей, входящих в состав ПТК, включая выпуск необходимых метрологических документов (протоколы, сертификаты и т д ).

Сетевой уровень включает устройства, отвечающие за взаимодействие технологических контроллеров, серверов и АРМ: коммуникационное и серверное оборудование; систему электропитания; технические средства сети Ethernet; источники бесперебойного питания компьютеров и коммуникационного оборудования.

Тип сети, используемой для построения распределенной системы, определяется при заказе ПТК Это может быть Ethernet, CANBus или последовательный интерфейс (RS232/RS422/ RS485/токовая петля).

Нижний уровень образуют контроллеры функциональных узлов, выполняющие основные функции в процессе автоматизации:
преобразование сигналов от датчиков физических величин в цифровую форму и их обработку;
хранение значений сигналов;
отправку значений сигналов на АРМы, серверы и другие контроллеры;
получение команд и выдачу управляющих воздействий на контролируемое оборудование по заданному алгоритму управления и авторегулирования.

В шкафу технологического контроллера смонтированы:
крейт, микропроцессорные модули, модули-носители с субмодулями ввода-вывода и модули для связи между составными частями ПТК и другим оборудованием;
блоки полевых интерфейсов (БПИ), предназначенные для сопряжения контроллера с датчиками и исполнительными механизмами;
распределенная система электропитания.

Электропитание каждого крейта контроллера осуществляется от двух источников вторичного электропитания с выходным напряжением 5 В, работающих на общую нагрузку в режиме разделения токов. Мощность каждого из этих источников достаточна для питания крейта контроллера в случае выхода из строя второго. Один источник подключен к электросети 220 В постоянного тока аккумуляторной батареи, другой – к питающей электросети 220 В переменного тока. Эти меры предусмотрены для повышения надежности работы контроллера.

Для электропитания оптронных преобразователей, обмоток выходных реле и датчиков подается постоянный ток напряжением 24 В.
Показатели надежности ПТК «Торнадо» среднее время наработки на отказ технологических контроллеров, входящих в состав ПТК «Торнадо», для систем с резервированием не менее 150 000 час., без резервирования – не менее 50 000 час.;
среднее время восстановления работоспособности технологических контроллеров – не более 1 часа;
средний срок службы технологических контроллеров – не менее 10 лет;
среднее время наработки на отказ устройств верхнего уровня ПТК (АРМ, серверы) – не менее 14 000 час.;
коэффициент готовности ПТК «Торнадо» – не менее 0,996; для систем с резервированием – не менее 0,99999;
время готовности к работе ПТК после подачи питания на технологические контроллеры – не более 2 мин.;
время сохранения информации в энергонезависимом ОЗУ при отключении сетевого питания – 168±1 час, во Flash-памяти – неограниченно долго.
Технические характеристики:
по устойчивости к климатическим воздействиям ПТК соответствует исполнению УХЛ категории 4.2 по ГОСТ 15150;
диапазон рабочих температур -25 … +70 °С;
шкафы технологических контроллеров обеспечивают степень защиты от проникновения воды, пыли и посторонних твердых частиц не ниже IP55 по ГОСТ 14254
технологические контроллеры и их компоненты сохраняют работоспособность при воздействии относительной влажности окружающего воздуха до 95 % без конденсации влаги.
существуют варианты исполнения технологических контроллеров, сохраняющие работоспособность при конденсации влаги.
технологические контроллеры и модули ввода-вывода не требуют принудительной вентиляции и способны работать в широком диапазоне температур: (стандартный диапазон: 0 …+70 °C, расширенный: -25 … +70 °С).

Технологические контроллеры и их компоненты сохраняют работоспособность при воздействии относительной влажности окружающего воздуха до 95 % без конденсации влаги.

Существуют варианты исполнения технологических контроллеров, сохраняющие работоспособность при конденсации влаги.

Технологические контроллеры и модули ввода-вывода не требуют принудительной вентиляции и способны работать в широком диапазоне температур (стандартный диапазон: 0 …+70 °C, расширенный – -25 … +70 °С).