«Элек.ру» — специализированная интернет-площадка, посвященная исключительно вопросам, касающимся электротехнического рынка в целом и отдельных его отраслей в частности.

«Прорывные» отечественные технологии: проект «Национальная платформа промышленной автоматизации»

Опубликовано: 27 ноября 2015 г. в 10:22, 252 просмотраКомментировать

В начале октября на Инвестиционном форуме в Новосибирске бизнес-общественности был представлен проект «Национальная платформа промышленной автоматизации»i, разработанный в новосибирском Академпарке и предполагающий независимую от импортного оборудования автоматизацию теплоэнергетического комплекса России (ТЭК) и нефтегазовой отрасли.

Операторами проекта являются Технопарк Новосибирского Академгородка, инновационный кластер информационных и биофармацевтических технологий Новосибирской области и ГАУ НСО «АРИС» при поддержке Министерства экономического развития РФ, полномочного представителя Президента России в Сибирском федеральном округе, Правительства Новосибирской области и мэрии г. Новосибирска. Проект выполняется командой специалистов, имеющей большой опыт разработки и производства высокотехнологичной продукции, с успехом применяемой на объектах энергетики в России и за рубежом.

«Мы рассчитываем, что этот проект реализуем за три года, потенциальный рынок — порядка 100 млрд рублей на территории Российской Федерации и около 200 млрд долларов — в мире, и мы тоже на этот рынок претендуем», — сказал в своём программном докладе руководитель проекта Михаил Камаев. В энергетической стратегии России до 2030 года одной из приоритетных задач названа трансформация и развитие ЕЭС России на основе интеллектуальных электрических сетей переменного и постоянного тока и совершенствование противоаварийного управления, что невозможно без автоматизации объектов энергетики на всех уровнях.

Предпосылки создания НППА

Сегодня в России автоматизировано не более 50% электростанций, около 50% объектов энергетики не соответствуют требованиям пятого технологического уклада и находятся на уровне развития 70-х годов XX века. С учётом критической значимости объектов большой энергетики такая ситуация является недопустимой для безопасности и интересов страны. Стоит отметить, что положение в энергетике России в целом лучше, чем в других отраслях экономики.

Согласно открытым данным, пятому технологическому укладу соответствует лишь 10% экономики (в США 60%). На данный момент автоматизация объектов энергетического комплекса (как и других отраслей промышленности, транспорта, ОПК) в РФ происходит в рамках сформировавшегося спроса и предложения в основном на оборудовании зарубежных производителей. В большинстве случаев отечественными интеграторами и инжиниринговыми компаниями устанавливается зарубежное оборудование и ПО (даже на критически важных и оборонных объектах). Доля российских производителей комплектующих для средств автоматизации составляет 2%, остальные 98% импортируются.

При этом в отечественных НИИ, компаниях IT-сектора и электронной промышленности есть свои разработки, «прорывные» технологии, которые значительно опережают уровень развития средств и систем автоматизации. Этот факт создаёт предпосылки для опережающего развития и разработки систем автоматики на принципиально новых решениях.

Одной из проблем для успешного развития отрасли является несовместимость решений от разных производителей (процесс интеграции подсистем различных производителей крайне трудоёмок и затратен, пользователь практически привязывается к производителю конкретной системы, что затрудняет её модернизацию и увеличивает стоимость владения). Так что первоочередной задачей разработчики платформы видят в создании отраслевого стандарта промышленной автоматизации различных технологических процессов: в России уже есть положительный опыт создания стандарта МЭК 61850 в области автоматизации электрических подстанций, который обеспечивает высокую степень интеграции систем и их элементов.

Прототип НППА — архитектура нового поколения, концепция «виртуальных контроллеров»ii

На сегодняшний день основой всех систем автоматики являются специальные устройства (контроллеры), выпускаемые разными производителями по собственным стандартам. Исключая их использование и применяя концепцию «виртуальных контроллеров», можно создавать универсальные, безопасные, экономичные системы на качественно более высоком уровне возможностей и характеристик. На концепции «виртуальных контроллеров» основана инновационная разработка компании «Модульные Системы Торнадо», резидента Технопарка новосибирского Академгородка — ПТК (программно-технический комплекс) «Торнадо-N». На данный момент эта система класса DCS (Distributed control system) уже опробована и успешно внедрена на множестве крупных энергогенерирующих объектах — котлах, турбинах и энергоблоках ТЭС, ГРЭС и ГЭСiii.

Она позволяет в кратчайшие сроки создавать полнофункциональные системы контроля и управления технологическими процессами любой сложности. Компания «Модульные системы Торнадо» прошла достаточно долгий и сложный путь, с 1996 года постепенно совершенствуя и модернизируя систему, делая её наиболее эффективной для удовлетворения потребности потребителей в современных инструментах для автоматизации производственных процессов.

Архитектура прототипа НППА (ПТК «Торнадо-N») основана на концепции «виртуальных контроллеров»: - облачный компьютерный пул, в котором исполняются «виртуальные контроллеры», представлен промышленными компьютерами IPC Gridexiv либо их резервированными парами;

  • одноранговая быстродействующая сеть представлена дублированной сетью стандарта МЭК 802.3 с протоколом ModBus UDP/TCP;
  • подсистема ввода-вывода представлена модулями УСО (MIRage) типа «интеллектуального клемника»v с дублированным интерфейсом Ethernet-100.
  • АРМЫ оперативного персонала служат для визуального отображения процесса и управления технологическим оборудованием при помощи мнемосхем. Имеются специализированные видеокадры для визуализации защит, блокировок, сигнализации, трендов. Средствами инженерных АРМов выполняются настройка, диагностика и тестирование, калибровка систем измерения, восстановление и резервное копирование программной части комплекса, формирование отчётов, а также расширение и развитие всего комплекса;
  • серверы хранят и накапливают базу данных состояний объекта, служат для коммуникаций с внешними сетями и web-сервисами. В архитектуре ПТК «Торнадо» серверы не являются элементами оперативного контура, что обеспечивает независимость управления от компьютеров верхнего уровня (АРМ и др. серверов);
  • вспомогательное оборудование включает в себя источники электропитания в соответствии с 1-й категорией особой группы в классификации ПУЭ, сетевые маршрутизаторы, ЗИП и т.д.

Конкурентные преимущества ПТК «Торнадо» (прототипа НППА)

Предлагаемая система обладает рядом преимуществ перед решениями конкурентов (за счёт одноранговости, масштабируемости и распределённой структуры):

  • имеет более низкую стоимость приобретения;
  • повышает надёжность и отказоустойчивость;
  • имеет срок службы 15-20 лет;
  • может эксплуатироваться в «жёстких» промышленных условиях;
  • предполагает более простое обучение персонала;
  • соответствует всем требованиям, предъявляемым к системам управления КВО (устойчивость к любому единичному отказу, «горячая» замена на работающем оборудовании, высокое быстродействие, большое количество (десятки тысяч) каналов ввода-вывода;
  • даёт возможность простой интеграции с другими информационными сетями.

Такая структура позволяет осуществлять управление даже самыми сложными распределёнными системами в реальном времени, использовать эффективные алгоритмы управления и регулирования с учётом конструктивных и технологических особенностей оборудования, реализовывать все необходимые для безопасной работы объекта защиты и блокировки, дублировать и резервировать все составляющие системы для обеспечения устойчивости к любому единичному отказу, осуществлять диагностику отдельных компонентов и системы в целом, фиксировать историю функционирования объекта автоматизации для последующей обработки и анализа.

Задачи и этапы реализации проекта НППА

Предполагается, что процесс реализации проекта будет включать в себя решение двух глобальных задач, причём важно, чтобы эти задачи решались параллельно:

  1. Создание нормативно-технической документации (НТД) и стандарта на ПТК.
  2. Разработка, производство и внедрение универсальной, масштабируемой платформы автоматизации промышленного производства, применимой в любой отрасли, все компоненты которой будут разработаны и произведены в России.

В нормативно-технической документации должны описываться стандарты основных архитектурных решений построения ПТК, стандарты интеграции, стандарты программного обеспечения, стандарты безопасности, стандарты описания единой модели объекта автоматизации (описание классов, типов объектов, технологических процессов и правил взаимодействия с системой). В рамках второй задачи необходимы: разработка изделий нового поколения (промышленных компьютеров, микропроцессорных модулей, модулей ввода-вывода, сетевых коммутаторов для промышленной сети Ethernet); разработка перспективной компьютерной платформы для создания встраиваемых промышленных компьютеров с портируемыми промышленными ядрами; развитие системного ПО технологического программирования в стандарте МЭК 61131-3; портирование операционных систем реального времени на базе «открытого» кода; разработка человеко-машинного интерфейса; разработка библиотек для проектных САПР; разработка интегрированной среды проектирования и конфигурирования ПТК для АСУТП; выпуск и опробование опытного образца ПТК; выпуск комплекта документации для подготовки производства; итоговое тестирование ПТК, определение потребительских характеристик; разработка методических материалов для обучения системных интеграторов и других пользователей на основе учебного центра.

В рамках проекта предполагается постепенное снижение зависимости от иностранного программного обеспечения:

  • Переход на широко поддерживаемую операционную систему реального времени на базе «открытого» кода;
  • Развитие существующего исполнительного ядра для прикладного программирования управляющих программ логических контроллеров на языках стандарта IEC 61131-3 на базе системы ISAGRAF с «открытым» кодом и библиотек на его основе, его интеграция в интегрированную среду программирования;
  • Создание полнофункциональной интегрированной среды программирования (ИСП) для ПТК, включающей средства создания человеко-машинного интерфейса (SCADA) и комплексной проектной привязки всех элементов системы на базе разрабатываемого стандарта единой модели объекта автоматизации.

НППА — решение вопросов импортозамещения и реиндустриализации

Рассматриваемый проект, несомненно, может в случае продолжения стать локомотивом для экономики, «вытягивающим» проектом, который повысит эффективность промышленных объектов и существенно снизить зависимость от зарубежных производителей.

Используя потребности предприятий промышленности, энергетики и ОПК возможно занять существенную долю рынка (до 30-35%), заменяя иностранных производителей высокотехнологичного оборудования, закрыть потребности действующих интеграторов высокотехнологичного оборудования для промышленного, транспортного, оборонного и энергетического комплекса России в комплектующих и модулях для выполнения действующих и перспективных контрактов, создать инновационные разработки, способные закрыть потребности промышленности, транспорта, ОПК на 10-15 лет вперёд.

Причём реализацию проекта необходимо в предельно сжатые сроки, так как экономические санкции уже сейчас не позволяют отечественным компаниям иметь свободный доступ к продукции двойного назначения и тормозят развитие экономики.

iПолная презентация проекта на nppa.ru

i Программы, исполняемые в облачном компьютерном пуле, взаимодействующие с общей подсистемой ввода/вывода через общую одноранговую быстродействующую сеть, что обеспечивает однородную, распределённую высокоскоростную и стандартную среду передачи данных, объединяя на одном уровне всеэлементы системы.

 iiiПТК «Торнадо» с успехом применяется на объектах генерации, от автоматизации малых котельных до построения на системообразующих объектах большой энергетики (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС) комплексных полномасштабных АСУТП мощных энергоблоков, газотурбинных установок (ГТУ), котло- и турбоагрегатов.

Огромный опыт внедрения комплекса на сложнейших объектах энергетики позволяет применять ПТК в любых других отраслях промышленности. Так, например, имеется положительный опыт решения задач для станкостроения (АСУТП для машин литья под давлением для ОАО «Сиблитмаш», 2013 г). Сегодня в эксплуатации находятся более 150 АСУТП, построенных на базе ПТК, в том числе на таких крупных объектах энергетики, как Новосибирская ТЭЦ-5, Краснодарская ТЭЦ, Красноярская ТЭЦ-3, Южно-Сахалинская ТЭЦ-1, ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 Астана-Энергия (Казахстан), ТЭЦ «Костолац», РиТЭС «Углевик» (Республика Сербская) и др. Для создания АСУТП электрических подстанций и диспетчеризации создан и развивается современный комплекс телемеханики. Он предназначен для построения автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) и интегрированных АСУТП электросетевых объектов (подстанций и электрической части объектов генерации): от небольших силовых распределительных подстанций класса напряжения 35кВ до территориально-распределённой группы взаимосвязанных подстанций магистральных электрических сетей (МЭС) класса напряжения 500 кВ. Одним из таких крупных объектов является поставка комплекса телемеханики и противоаварийной автоматики на 15 подстанций класса 500 и 1150 кВ для объединённой энергосистемы (ОЭС) Республики Казахстан.

tornado.nsk.ru — выполненные проекты компании «Модульные системы Торнадо»

iv IPC Gridex формируют мгновенную базу сигналов объекта, реализуют систему обмена сообщениями с сетевыми переменными между блоками, обеспечивают стабильную работу объекта в соответствии с управляющими программами («виртуальными контроллерами»). В соответствии с проектным решением процессорные блоки могут быть размещены как непосредственно в шкафах УСО, так и в отдельных шкафах. ipc-gridex.ru технические характеристики промышленных безвентиляторных компьютеров IPC Gridex.

v Модули УСО MIRage-N осуществляют подключение КИП, ввод и нормирование сигналов от датчиков, формируют сигналы управления на исполнительные механизмы автоматизируемого объекта, полученные по сети от процессорных блоков, где выполняются программы управления технологического объекта. tornado.nsk.ru

Источник: Компания «Модульные системы Торнадо»

Рекомендуем почитать

9 марта 2011 г. в 17:21
15 сентября 2010 года в БЦ «РосЕвроПлаза» завершила свою работу II Специализированная конференция «АПСС-Сибирь 2010» (Автоматизация: Проекты. Системы. Средства). Организатором мероприятия выступила компания «ЭКСПОТРОНИКА», которая проводит выставки и конференции по автоматизации и встраиваемым системам «Передовые Технологии Автоматизации. ПТА» в Москве и регионах России, а также в Украине.
25 декабря 2010 г. в 09:33
«РТСофт», инновационная, динамично развивающаяся инжиниринговая компания, разработал комплексный подход по созданию вторичных систем для энергообъектов «под ключ». Компания предлагает решения по созданию систем АСУТП, РЗА и ПА на базе продукции ведущих мировых производителей и изделий собственного производства, а также обеспечивает выполнение полного цикла инжиниринговых работ.
19 апреля 2010 г. в 16:46
В последнее время особое внимание во всем мире и в России уделяется новой коммуникационной технологии — МЭК 61850. Тематика МЭК 61850 вызывает оживленные дискуссии. Производители оборудования, заказчики, эксперты высказывают различные мнения и оценки, вплоть до крайностей типа «это технология будущего, которая решит все наши проблемы» и, наоборот, «это совершенно бесполезное изобретение, лоббируемое крупными поставщиками». На фоне этих дискуссий работы по внедрению стандарта давно уже перешли в практическую плоскость: имеется значительный опыт внедрений систем на базе МЭК 61850 за рубежом и некоторое количество пилотных внедрений в России. Большинство производителей выпускают оборудование с заявленной поддержкой стандарта, многие заказчики включают в свои технические требования формулировки о безусловной необходимости или о предпочтительности поддержки стандарта МЭК 61850.
14 января 2011 г. в 16:01
Сегодня, в условиях жесткой конкурентной борьбы за право работать на крупнейших энергообьектах страны, выигрывают успешно развивающиеся компании, которые ведут свой бизнес в строгом соответствии с критериями надежности, современными стандартами качества и ответственности перед своими клиентами и партнерами. К числу таких компаний относится ООО «ЭнергопромАвтоматизация».
24 августа 2015 г. в 09:26
В мае 2015 года российский завод «ГРУНДФОС Истра» отпраздновал 10-летний юбилей. Доля насосов, выпущенных на подмосковном производстве, составляет около трети от общего объёма продаж компании «ГРУНДФОС» в России.

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.