СМ1820М в системах автоматизации атомных станций
Созданный почти полвека тому назад Институт электронных управляющих машин
(ОАО „ИНЭУМ") разработал и внедрил в серийное производство несколько
поколений управляющих вычислительных комплексов семейств АСВТ и СМ ЭВМ, которые
нашли широкое применение на отечественных и зарубежных атомных и тепловых
электрических станциях. В настоящее время разработан и находится в серийном
производстве широкий спектр технических и программных средств семейства
СМ1820М.
СМ1820М - функционально-полный комплекс технических
программных средств, построенный на современной элементно-конструктивной базе и
передовых технических решениях. Он обеспечивает возможность создания
распределенных, многоуровневых автоматизированных систем управления
технологическими процессами в энергетике и различных отраслях промышленности.
Архитектура и схемотехнические решения, использованные в
СМ1820М обеспечивают высокую производительность, надежность и живучесть
управляющих систем, построенных на их основе.
Технические средства СМ1820М сертифицированы Госстандартом
России как средства измерения и рекомендованы Федеральной службой по
экологическому, техническому и атомному надзору России для использования на
объектах использования атомной энергии в системах важных для безопасности. Они
нашли применение на ряде важных объектов атомной промышленности России, Ирана,
Индии и Китая, в автоматизированных системах управления энергоснабжением на
московском метрополитене, на многих промышленных объектах.
Комплекс технических средств СМ1820М включает в себя ряд
моделей контроллеров и управляющих вычислительных комплексов верхнего и нижнего
уровней.
В состав технических средств семейства СМ1820М входят
управляющие вычислительные комплексы (У В К) верхнего уровня - СМ1820МВУ,
предназначенные для создания серверов и автоматизированных рабочих мест и УВК
нижнего уровня - СМ1820МНУ, предназначенные для централизованного контроля и
управления сосредоточенными объектами, промышленные контроллеры СМ1820М КП и
СМ1820М КПМ, мини-контроллеры и моноблочные контроллеры для построения
распределенных систем. Промышленные контроллеры и УВК семейства СМ1820М могут
использоваться как автономно, так и в составе локальных сетей. Конструкция
промышленных контроллеров и УВК позволяет эксплуатировать их в промышленных
средах.
Программные средства семейства СМ1820М включают в себя
системное программное обеспечение с использованием операционных систем Windows
2000, Linux, QNX, программный пакет SCADA - WinCC, программное обеспечение
автоматизированных рабочих мест, средства дистанционного управления, тесты.
ОАО «Институт электронных управляющих машин» поставляет
технические и программные средства семейства СМ1820М в виде комплексов «под
ключ», либо в виде отдельных компонентов семейства (промышленных компьютеров,
контроллеров, модулей, устройств), выполняет заказные разработки, принимает
участие во внедрении и сопровождении своей продукции на объектах заказчика.
Управляющие вычислительные комплексы верхнего уровня СМ1820МВУ
УВК СМ1820МВУ предназначены для создания на их основе серверов
локальных сетей и автоматизированных рабочих мест. Архитектура СМ1820МВУ
полностью совместима с IBM PC/AT. Вычислительный блок УВК СМ1820МВУ построен по
магистрально-модульному принципу на основе интерфейса Compact PCI. В составе
УВК СМ1820МВУ используются модули и устройства ведущих производителей
технических средств, а также собственной разработки и производства. По
производительности, объему памяти, укомплектованности внешними устройствами УВК
СМ1820МВУ практически ничем не отличаются от персональных компьютеров
промышленного исполнения, однако существенно превосходят их по устойчивости к
неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Конструкция УВК СМ1820МВУ
обеспечивает соответствие жестким требованиям климатической и механической
устойчивости, в том числе по сейсмостойкости и виброустойчивости. УВК СМ1820МВУ
могут быть выполнены в виде напольного шкафа или в виде стола-тумбы, в котором
размещаются вычислительный блок, коммуникационные средства, источник
бесперебойного питания. УВК СМ1820МВУ отличаются низким уровнем шума, т.к. в
них используются вентиляторы малой мощности, или вообще отсутствуют
вентиляторы.
Промышленные контроллеры
Промышленные контроллеры предназначены для круглосуточной
работы в необслуживаемом режиме с целью сбора и первичной обработки данных,
поступающих от датчиков объекта управления, и выдачи управляющих воздействий на
исполнительные устройства объекта управления.
УВК верхнего уровня, шкафное исполнение (сервер)
Для взаимодействия с объектами управления, имеющими различную
степень пространственной локализации точек обслуживания (датчиков и/или
исполнительных устройств) предлагаются четыре типа контроллеров, отличающихся
конструктивным исполнением и элементной базой:
• контроллеры серии СМ1820М КП, построенные на основе архитектуры
MicroPC;
• контроллеры серии СМ1820М КПМ, также построенные на основе
архитектуры MicroPC;
• мини-контроллеры на основе архитектуры PC/104;
• моноблочные контроллеры.
Контроллеры всех типов не имеют встроенных вентиляторов,
допускают резервирование, имеют не менее 2 каналов связи по интерфейсу RS485 и
способны работать как в составе локальных сетей, поддерживая единый для всех
типов контроллеров протокол, так и автономно. Контроллеры серии СМ1820М КП,
СМ1820М КПМ, а также мини-контроллеры могут работать в локальных сетях
Ethernet.
Контроллеры СМ1820М КП
Контроллеры серии СМ1820М КП предназначены для взаимодействия
с объектами, в которых к каждому контроллеру может быть подключено от
нескольких десятков до нескольких сотен точек обслуживания, в зависимости от
типов установленных в контроллере модулей. Контроллеры серии СМ1820М КП
предназначены для работы в условиях промышленного производства и имеют
пы-левлагозащитный корпус со степенью защиты IP-55 (или IP-66).
Для контроллеров серии СМ1820М КП выпускаются корпуса в виде
настенных шкафов трех основных типоразмеров: 1000x800x220, 700x500x220,
600x500x220. Возможно использование корпусов других размеров.
Контроллеры серии СМ1820М КП содержат монтажный каркас
(крейт) на 4, 6, 8 или 12 мест, объединенных шиной ISA. Контроллеры серии СМ1820М
КП являются свободно компонуемыми изделиями и могут содержать в себе различный
набор модулей и устройств. В контроллерах серии СМ1820М КП используются
процессорные модули, обладающие совместимостью с персональными компьютерами
класса IBM PC/AT, модули ввода сигналов (аналоговых, дискретных и
число-импульсных), модули вывода сигналов (аналоговых и дискретных),
коммуникационные модули, обеспечивающие сопряжение с интерфейсами RS485, RS422,
RS232, CAN, Ethernet, терминалы для ручного оперативного ввода-вывода
информации, измерительные преобразователи сигналов. Допускается использование в
составе контроллеров серии СМ1820М КП модулей других производителей,
выполненных в стандарте MicroPC. Все модули ввода и вывода сигналов связаны
гибкими шлейфами с кроссовыми модулями, на зажимы которых подводятся кабели от
объекта управления. В корпусе контроллера могут также размещаться средства
сопряжения с оптоволоконными линиями связи, проводные и радиомодемы, другое
оборудование.
Модульная архитектура позволяет компоновать контроллеры без
избыточности, учитывая требования конкретных пользователей. При заказе
контроллеров составляется карта заказа, в которой определяется оборудование,
входящее в их состав.
Контроллеры СМ1820М КПМ
Контроллеры серии СМ182 0М КПМ предназначены для
взаимодействия с объектами, в которых к каждому контроллеру может быть
подключено от нескольких десятков до нескольких сотен точек обслуживания, в
зависимости от типов установленных в контроллере модулей. Контроллеры серии СМ
182 0М КПМ предназначены для работы в условиях промышленного производства и
имеют те же пылевлагозащитные корпуса, что контроллеры серии СМ1820М КП.
На всех модулях ввода и вывода, предназначенных для
контроллеров серии СМ1820М КПМ, установлены 20-контактные кроссовые колодки с
винтовыми зажимами, непосредственно на которые подводятся кабели от объекта
управления. Такая конструкция модулей позволяет отказаться от использования
кроссовых модулей, что может заметно снизить цену контроллера.
Аппаратные средства и программное обеспечение контроллеров
серий СМ1820М КПМ и СМ1820М КП полностью совместимы.
Мини-контроллеры на основе РС/104.
Мини-контроллеры предназначены для взаимодействия с
объектами, в которых на один контроллер приходится небольшое число точек
обслуживания - до нескольких десятков. Мини-контроллеры предназначены для
работы в условиях промышленного производства и имеют пылевлагозащитный корпус
со степенью защиты IP-55 (или IP-66).
В корпус устанавливается процессорный модуль с выходом на
интерфейс РС/104, к которому могут быть подключены функциональные модули (до 3
штук).
Мини-контроллеры рекомендуются для применения в малоканальных
системах управления с целью оптимизации технико-экономических показателей
системы.
Номенклатура функциональных модулей PC/104, разработанных для
мини-контроллеров включает в себя:
• модуль процессора на базе 80386ЕХ, совместимый с IBM PC/AT;
• модули ввода и вывода дискретных сигналов;
• модули ввода и вывода аналоговых сигналов;
• модуль ввода число-импульсных сигналов;
• коммуникационные модули интерфейсов RS485, RS-232,
Ethernet;
• модуль клавиатуры и ЖК-дисплея.
Моноблочные микроконтроллеры.
Вычислительные блоки В ОАО «Институт электронных управ-
СМ1820МНУ ляющих машин», в рамках работ по созданию технических и программных
средств семейства СМ1820М, разработана технология проблемно-ориентированного
проектирования и программирования и организовано производство моноблочных
контроллеров, предназначенных для использования на нижнем уровне АСУ ТП.
Архитектура, технические и экономические характеристики
моноблочных контроллеров семейства СМ1820М оптимизированы для решения задач
создания малоканальных или сильно распределенных в пространстве систем
управления технологическими процессами, а также для встроенных применений.
Моноблочные микроконтроллеры могут быть установлены в любой
тип корпуса в соответствии с требованиями заказчика, или использоваться без
корпуса.
Количество и тип используемых входов и выходов, типы
соединителей для подключения кабелей связи с объектом управления, габаритные
размеры и форма печатной платы определяются в соответствии с требованиями
заказчика.
Моноблочные контроллеры используют общий для всех
промышленных контроллеров и управляющих вычислительных комплексов протокол
связи по интерфейсу RS485. Это позволяет комплексировать их совместно с другими
техническими средствами семейства СМ1820М (промышленными контроллерами и
управляющими вычислительными комплексами) в автоматизированных системах
управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности:
энергетике, химической и нефтегазовой промышленности, машиностроении, на
транспорте и др.
Управляющие вычислительные комплексы нижнего уровня СМ 1820 МНУ
УВК СМ1820МНУ созданы для управления объектами с сосредоточенным
размещением большого числа (256 - 768) точек обслуживания, требующими
значительных вычислительных мощностей.
В основе УВК СМ1820МНУ лежит точно такой же вычислительный
блок, выполненный на основе интерфейса Compact PCI, что и в УВК СМ1820МВУ, который
дополнен средствами связи с объектом управления.
В УВК СМ1820МНУ осуществляется резервирование процессоров, с
автоматическим подключением модулей связи с объектом управления (УСО) к
резервному процессору при отказе основного без потери предыстории процесса
управления, допускается «горячая» замена модулей УСО.
В состав номенклатуры модулей УСО входят устройства ввода
аналоговых сигналов низкого и среднего уровня по току и напряжению, устройства
ввода сигналов с термопар, термопреобразователей сопротивления, устройства
вывода аналоговых сигналов по напряжению и току, устройства ввода инициативных
дискретных сигналов, дискретных сигналов с «сухих контактов», устройства вывода
дискретных сигналов постоянного и переменного тока.
Программное обеспечение верхнего уровня
УВК СМ1820МВУ работают под управлением практически любых
операционных систем, совместимых с архитектурой IBM PC/AT - Windows, Linux, QNX
и др.
Основным инструментом для создания прикладного программного
обеспечения верхнего уровня служит SCADA - система визуализации и управления
технологическими процессами WinCC фирмы Сименс. WinCC предоставляет в
распоряжение пользователя ряд редакторов и интерфейсов, с помощью которых эти
функции могут быть индивидуально спроектированы для любого приложения.
В WinCC реализовано централизованное управление проектом для
быстрого доступа ко всем его данным и централизованная настройка уставок,
контроль параметров.
Каналы связи для обмена данными с подчиненными устройствами
используют протоколы SIMATIC, Profibus DP, сервер DDE и OPC . Стандартные
интерфейсы для открытой интеграции других приложений - Windows, ODBC/SQL,
ActiveX, OLE, DDE, OPC.
С помощью WinCC и специальных драйверов, поддерживающих связь
промышленных контроллеров СМ 1820МКП, КПМ, мини-контроллеров с верхним уровнем
АСУ, можно решать разнообразные задачи автоматизации любого уровня сложности.
Программное обеспечение промышленных контроллеров СМ1820 МКП, СМ1820М КПМ
Программное обеспечение промышленных контроллеров состоит из
тестового и системного программного обеспечения, а также драйверов поддержки
связи с верхним уровнем АСУ.
Тестовое программное обеспечение состоит из автономных
(записанных в контроллере на FLASH-диске) тестов, позволяющих произвести полную
проверку каждого отдельного модуля, входящего в состав ПК и общесистемного
теста, обеспечивающего по инициативе верхнего уровня АСУ возможность проверки
работоспособности сети в целом и отдельных модулей для каждого из ПК, входящих
в состав распределенной системы.
Системное программное обеспечение ПК обеспечивает непрерывный
сбор информации от модулей, входящих в состав ПК (дискретных, аналоговых и
т.п.), ее первичную обработку и передачу на верхний уровень, прием и выполнение
специальных команд с верхнего уровня, локальное управление, диагностику и
статистику ошибок.
Системное программное обеспечение имеет механизмы гибкой
настройки, что позволяет пользователю описать базовую конфигурацию контроллера
и автоматическое выполнение простейших логических операций и блокировок
автоматизируемого технологического процесса. Вся конфигурационная информация
содержится в свободно читаемых файлах формата xml и доступна для ручного и
автоматического редактирования.
Для создания конфигурационных файлов разработано
специализированное программное обеспечения для операционных систем семейства
Windows, что позволяет создать конфигурацию контроллера непосредственно на
рабочем месте.
Кроме того, системное программное обеспечение имеет
предустановленные функции исполнения циклограмм. Это позволяет технологам
автоматизируемого процесса самостоятельно задавать последовательность выдачи
команд управления с разрешением времени 1 мс.
Версия системного программного обеспечения для операционных
систем семейства QNX реализована для распределенного исполнения в сети QNet,
что позволяет объединять несколько контроллеров в единую сеть и оперировать
единым пространством сигналов в этой сети.
Управляющие вычислительные комплексы семейства СМ1820М на
объектах атомной энергетики
Атомные станции насыщены многочисленными и разнообразными
автоматизированными системами контроля и управления технологическими
процессами, построенными на основе различных моделей компьютеров и
программируемых контроллеров. Средства вычислительной техники, применяемые на
атомных станциях должны соответствовать строгим требованиям надежности,
живучести, обеспечения требований Тяньваньской безопасности.
АРМ начальника смены
Тяньваньская атомная станция, сооружаемая в Китае по
российскому проекту, оснащена мощной многоуровневой системой контроля и управления,
обеспечивающей сквозное цифровое управление и контроль над работой станции от
рабочего места оператора до рабочего места начальника смены.
Система контроля и управления Тяньваньской атомной станции
построена с использованием технических и программных средств семейства СМ1820М,
и оборудования, поставленного фирмой Сименс.
ОАО «ИНЭУМ» изготовил на базе технических и программных
средств СМ1820М и поставил на Тяньваньскую атомную станцию, выполнив полный
объем пуско-наладочных работ, программно-технические комплексы средств
общестанционного мониторинга и системы химического мониторинга. Технические
средства общестанционного мониторинга (ТСОМ) представляют собой
программно-технический комплекс, обеспечивающий оперативный мониторинг
технологических процессов и оборудования Тяньваньской АС. ТСОМ предназначается
для получения, обработки и отображения оперативной информации о состоянии
технологического процесса АС и аварийной сигнализации. Назначением системы
химического мониторинга (СХМ) является информационная поддержка
инженера-технолога по водно-химическому режиму химслужбы атомной станции. СХМ
предназначена для оперативного контроля и поддержания водно-химического режима
контуров АЭС. Задачей СХМ является оперативное выявление причин отклонений параметров
водно-химического режима от регламентированных значений, а также анализ причин
отклонений.
УВК СМ1820М МВУ также использованы в автоматизированной
системе радиационного контроля Тяньваньской АС.
Суммарное количество УВК СМ-1820МВУ, поставленных на Тяньвань-скую
АС составляет 27 шт. В процессе изготовления оборудования Заказчиком и
Инозаказчиком проводились аудиторские проверки производства в ОАО «ИНЭУМ» Все
поставки были выполнены в контрактные сроки. Монтажные и наладочные работы
проведены в сроки, определенные графиками монтажа АЭС. За два года, прошедшие с
начала работы УВК СМ1820МВУ на Тяньваньской АС не было отмечено поломок и
отказов оборудования, изготовленного ОАО «ИНЭУМ».
УВК СМ1820МВУ нашли применение на Белоярской АС в системе
транспортировки ядерного топлива, в ОИЯИ (г. Дубна) функционируют построенная
на базе УВК СМ1820МНУ система разогрева натрия и система контроля течи натрия
реактора ИБР-2.
УВК СМ1820МВУ и контроллеры СМ182 0КП, использованы в
автоматизированной системе контроля радиационной обстановки АС «Бушер» (Иран).
Они выполняют функции резервированного автоматизированного рабочего места,
сервера и коммуникационных процессоров, концентрирующих информацию, которая
поступает от интеллектуальных датчиков радиационной обстановки, размещенных на
территории станции.
На базе дополненных оптоволоконными средствами связи УВК
СМ-1820МВУ и контроллеров СМ1820КП ведется разработка автоматизированной
системы радиационного контроля для первого и второго блоков АС «Ку-данкулам»
(Индия).
УВК и контроллеры СМ1820М успешно прошли испытания на
соответствие требованиям электромагнитной совместимости, сейсмостойкости,
устойчивости к содержащимся в атмосфере агрессивным веществам и являются
гибкими, надежными, проверенными в эксплуатации средствами автоматизации
объектов использования атомной энергии, обладающими высокими
технико-экономическими характеристиками.
Номенклатура технических и программных средств СМ1820М
постоянно расширяется, совершенствуются их технические характеристики и
функциональные возможности. Разрабатываются новые модели УВК верхнего уровня -
высокопроизводительный сетевой сервер на основе оригинальной отечественной
архитектуры «Эльбрус», обладающий повышенной устойчивостью к
несанкционированным воздействиям, высокопроизводительный промышленный компьютер
для создания на его основе различных АРМ, коммуникационные процессоры -
интеллектуальные многоканальные коммутаторы, обеспечивающие концентрирование и
передачу информации, поступающей от разнородных интеллектуальных датчиков, контроллеров,
и передачу ее на верхние уровни системы управления. Существенно расширятся
функциональные возможности всех типов контроллеров. Получат развитие
программные средства - ведется активная работа по созданию оригинальных,
лицензионно-чис-тых программных продуктов.
Посетители также читают:
Электротехническое оборудование в современной атомной промышленности