Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

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

27 ноября 2015 г. в 10:22

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»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

УСЛУГИ: Учет электроэнергии для предприятий нефтегазового комплекса

Научно-производственной фирмой «КРУГ» разработана и введена в эксплуатацию автоматизированная информационно-измерительная система технического учета электроэнергии (АИИС ТУЭ) крупного нефтеперерабатывающего завода. АИИС ТУЭ охватывает все производственные подразделения предприятия и выполняет автоматизированный сбор данных с 281 точки учета электроэнергии. Сбор информации со счетчиков, ее обработку, хранение и передачу на сервер сбора технологических данных осуществляют промышленные контроллеры Devlink-C1000. Система автоматически и по запросу оператора (например при формировании отчетов) предоставляет информацию на АРМ пользователей в удобном для восприятия виде (мнемосхемы, тренды, отчеты). Поддержание единого системного времени с целью обеспечения синхронности измерений производится сервером единого времени TimeVisor. Внедрение АИИС ТУЭ обеспечило снижение затрат энергоресурсов при производстве продукции, повышение энергосбережения и энергоэффективности предприятия за счет: • снижения потерь электроэнергии • возможности анализа, планирования и нормирования электропотребления • оптимизации перераспределения энергоресурсов между производственными подразделениями и этапами производства • повышения уровня организации учета энергоресурсов, оперативности и достоверности получения информации. Подробнее о системе – на сайте НПФ «КРУГ» в разделе «Решения / Системы коммерческого и технического учета энергоресурсов».
Серебряков Игорь · НПФ КРУГ · 16 апреля · Россия · Пензенская обл
Учет электроэнергии для предприятий нефтегазового комплекса

ПРОДАМ: Гидрооборудование и Пневмооборудование в Новороссийске

Предлагаем промышленным предприятиям решение проблемы зависания сыпучих материалов и образования отложений в бункерах, силосах, течках, газоходах и другом оборудовании. Нашей фирмой разработано, запатентовано, производится и поставляется следующее промышленное оборудование: 1.Пневмоударные генераторы ГПУ (пневмогенераторы) - обрушители сыпучих материалов в бункерах - обеспечивают стабильную выгрузку сильнослипающихся и влажных сыпучих материалов из бункеров и силосов. Эти генераторы предназначены также для очистки технологического и пылеулавливающего оборудования, газоходов, котлов-утилизаторов от отложений и зарастаний ударом мощного импульса сжатого воздуха. 2.Зернистые фильтры с пневмоударной регенерацией ФЗГИ и ФЗГИ-Б предназначены для улавливания пыли сухим способом. Степень очистки выбросов обеспечивается на уровне 98-99 %. 3.Пневмоударные устройства регенерации рукавных фильтров с генераторами ГПУ предназначены для замены вышедших из строя или недостаточно эффективных устройств регенерации фильтров типа ФРКИ, СМЦ, ФВК, РЦИ и др. ________________________________________ Предлагаем также комплексную поставку пневматического, гидравлического, смазочного, фильтровального оборудования и ТПА: - комплектные пневмоприводы и гидроприводы для промышленного оборудования - пневмоцилиндры поршневые 1412, 1112 и др. по ГОСТ 15608 и вращающиеся ПЦВ - пневмораспределители с электромагнитным, пневматическим и ручным управлением: У71, 3МП, В64, В71, 5Р2, КЭП-16, П-РЭ 2/16, П-РЭ 3/2,5, ПЭК и др. и катушки к ним - пневмоклапаны редукционные П-КР 122-12, 122-16, 112-25, обратные и др. - фильтры-влагоотделители 22, 26, ПФВ, ПМК и маслораспылители 121, ПМК и др. - блоки подготовки сжатого воздуха П-Б16, ПБК, блоки управления ПБУ и др. - устройства подготовки сжатого воздуха П-МК и др. - устройства очистки сжатого воздуха П-ППВМ и др. - запорные клапаны с электромагнитным приводом 15кч883р СВМГ, 15кч888р СВМ, электромагниты ЭМП1, ЭМ37 и катушки к ним, 5ВН.520.055,...
Трибрат Владимир · ИМПЭК НПФ ООО · 26 марта · Россия · Краснодарский край
Гидрооборудование и Пневмооборудование в Новороссийске

ПРОДАМ: Щитовое электрооборудование

Проектирование, изготовление и ввод в эксплуатацию следующей электрощитовой продукции (НКУ) до 1000 В для объектов электроэнергетики, промышленного и гражданского строительства: силовое распределительное оборудование (ГРЩ, ВРУ, ГР, ПР, ЩО, ЯРП, ВУ, ГЗШ, ЯТП); оборудование управления и автоматизации (ШАВР, ЯАВР, ЯУО, ШУО, ШУН, ШУС, Я5000, РУСМ, ШУ, ЩАП); оборудование для жилищного строительства (ВРУ, УЭРМ, ЩЭ, ЩК, ЩО, ЯУ, ПДУ, ВДУ, ВУЛ, ЩГ); подстанционное оборудование (ЩСН, ПСН, ЩПТ, СОПТ, ЩОТ, РЗИА, АИИСКУЭ, ТУЭ, ШЗВ, ШЗН, СМИУКЭ, ШК, ШОС); оборудование для слаботочных систем (ШСС, ШВН, КСОБ, ШОПС); высоковольтное оборудование (6-10 кВ) (КСО, КРУ, ПС, ПКУ); комплектные трансформаторные подстанции (БКТП, КТП, РП); Всё производимое оборудование отвечает современным стандартам качества и требованиям безопасности, имеет необходимые сертификаты; Оборудование поставляется в полной заводской готовности, смонтировано, налажено и испытано в заводских условиях Тел.: 8 (86-32) 61-40-75
Кубанский Андрей · ООО "ОПОРЫ И МАЧТЫ ОСВЕЩЕНИЯ" · 18 апреля · Россия · Ростовская обл
Щитовое электрооборудование

ПРОДАМ: АСКУЭ - Энергомера

ЗАО «Энергомера» выпускает широкий спектр оборудования и программного обеспечения для создания автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) в любом секторе электроэнергетики. ЗАО «Энергомера» предлагает потребителям весь спектр услуг по автоматизации учета: - предпроектное обследование объектов; - проектные работы на создание АСКУЭ; - поставки средств учета, в том числе элементов АСКУЭ; - монтаж оборудования; - пусконаладочные работы; - комплексные испытания и ввод АСКУЭ в эксплуатацию. Узнайте более подробную информацию на сайте компании www.energomera.ru
Горьковец Алексей · Энергомера · 17 апреля · Россия · Ставропольский край
АСКУЭ - Энергомера

ПРОДАМ: ОЧИСТКА БУНКЕРОВ - ПНЕВМООЧИСТКА - ПНЕВМООБРУШИТЕЛИ - аналог генератора ПГ-25/8 - ПНЕВМОГЕНЕРАТОРЫ ГПУ

Перечень промышленного оборудования, выпускаемого Научно-производственной фирмой ООО «ИМПЭК» (г. Новороссийск): 1.Очистка бункеров — Пневмоочистка — Пневмообрушители сыпучих материалов — генераторы ГПУ — аналог генератора ПГ-25/8. 2.Промышленные пылеуловители — зернистые фильтры ФЗГИ. 3.Пневмоударные устройства регенерации рукавных фильтров с генераторами ГПУ. 4.Поставка гидравлического, пневматического, фильтрующего и смазочного оборудования с нашего склада в г. Новороссийске.
Трибрат Владимир · ИМПЭК НПФ ООО · 26 марта · Россия · Краснодарский край
ОЧИСТКА БУНКЕРОВ - ПНЕВМООЧИСТКА - ПНЕВМООБРУШИТЕЛИ - аналог генератора ПГ-25/8 - ПНЕВМОГЕНЕРАТОРЫ ГПУ
Компания ANDELI GROUP является производителем широкого спектра низковольтного, трансформаторного и высоковольтного оборудования, а также электромонтажной арматуры и сварочного оборудования. Ассортимент производимой продукции насчитывает более 300 серий и свыше 10000 наименований.