Тема 2.3. Программно-технический комплекс Квинт

Квинт включает все необходимые средства для создания современной АСУ ТП. В его состав входят контроллеры, информационно-вычислительные рабочие станции, средства мониторинга, сетевые компоненты и САПР для проектирования систем управления. 

Все компоненты Квинта тщательно "притерты" друг к другу и не требуют дополнительной работы по взаимной стыковке и увязке протоколов. Во всех своих частях Квинт использует однотипные методы работы и способы проектирования.

Аппаратура Квинта изготавливается на российском предприятии Элара (г. Чебоксары), которое имеет сертификат качества ИСО 9001.

Квинт предназначен для автоматизации различных производственных процессов - энергетических, химических, металлургических и т.п..

Это полнофункциональный комплекс, выполняющий задачи автоматического регулирования, логического шагового управления,  технологических защит, представления, кратковременного и долговременного хранения и передачи технологической информации.

 Квинт  – это интегрированный комплекс, имеющий средства для объединения в единое информационное пространство многих подсистем, в том числе территориально рассредоточенных, каждая из которых может работать автономно, но при этом использовать часть информации из соседних подсистем.

Он  обеспечивает высокий уровень надежности, которая достигается специальными аппаратными решениями, а также возможностями многоуровневого резервирования отдельных модулей, контроллеров, рабочих станций, информационных и питающих сетей.

Квинт – это масштабируемый комплекс, который эффективно используется для автоматизации как отдельных установок, так и предприятия в целом. В минимальном комплекте Квинт может состоять из одного контроллера и универсальной рабочей станции, в максимальном – иметь несколько сотен контроллеров и несколько десятков рабочих станций, привязанных к единому времени.

Квинт имеет развитый САПР, с помощью которого через единую базу данных проекта готовятся прикладные программы для управления и представления информации. Все эти задачи решаются специалистами по АСУ ТП с помощью дружественного интерфейса без привлечения программистов.

Квинт имеет развитую систему авторизованного доступа, которая позволяет с точностью до единичных оперативных объектов или групп объектов и с точностью до отдельных лиц или групп лиц разрешить или запретить как наблюдение, так и изменение информации.

Это отечественный комплекс, все ключевые средства которого разработаны и изготовлены в России. В Квинте используются импортные комплектующие элементы, обладающие особо высокой степенью интеграции и повышенной надежностью.

Программно-технический комплекс Квинт состоит из четырех подсистем:

– контроллеры (Ремиконты); 

– рабочие станции ИВК;

– сети;

– средства САПР.

Ремиконты выполняют функции сбора и предварительной обработки информации, автоматического регулирования, логического шагового управления, технологических защит, регистрации событий, управления исполнительными устройствами

Рабочие станции занимаются представлением информации, ее архивированием, анализом. Они также выполняют статистические и оптимизирующие расчеты и ведут мониторинг состояния всех программно-технических средств Квинта, работающих в АСУ ТП.

Сети организуют информационную связь между подсистемами Квинта, а также между Квинтом и службами предприятия (плановый, расчетный отделы и т.п.). 

Средства САПР  предоставляет пользователю набор мощных инструментальных средств для проектирования АСУ ТП.

Квинт имеет два варианта архитектуры – двухуровневую и одноуровневую.

Двухуровневый вариант обычно используется в крупных системах, на нижнем уровне находятся контроллеры - многофункциональные и защитные Ремиконты. На верхнем уровне размещаются рабочие станции информационно-вычислительного комплекса (ИВК). Все технические средства Квинта образуют единое информационное пространство, которое поддерживается сетью Ethernet и/или FastEthernet.

Рис. 1.19

Одноуровневый вариант обычно используется в небольших системах. В нем контроллеры  напрямую подключаются к сети Ethernet. В этом случае используется бесшлюзовый вариант Ремиконта.

В Квинт могут интегрироваться любые технические средства других фирм, поддерживающие технологию OPC.

Ремиконты – это микропроцессорные контроллеры, входящие в состав Квинта. Как многоканальный (Р–310), так и малоканальный (Р–330). Ремиконты состоят из базового комплекта (процессор класса 386/486) и модулей УСО (аналоговые, дискретные и импульсные входы-выходы различной номенклатуры).

Ремиконты Р-310  выполнены в блочном каркасе 19" и имеют два конструктивных исполнения: полное и половинное. В полном варианте в одном каркасе размещается один контроллер, содержащий до 16 модулей УСО. В половинном варианте один каркас содержит два контроллера, в каждый из которых можно установить до 5 модулей УСО. 

Ремиконты Р-330 выполнены в блочном каркасе 10". УСО этого контроллера могут находиться в центральном блоке вместе с процессором, либо устанавливаться в блоках расширения, размещаемых на значительном удалении от центрального блока (полевые УСО). 

Ремиконты Р-310 и Р-330 имеют однотипную библиотеку, насчитывающую более 100 алгоритмов и 500 функций для решения всех задач сбора, предварительной обработки информации, автоматического регулирования, логико-программного управления, расчетов и управления всеми типами исполнительных устройств (регулирующими и дискретными клапанами, задвижками, двигателями и т.д.).

Во всех контроллерах допускается горячая замена модулей УСО без отключения питания.

Для ввода-вывода информации в контроллерах Квинта используются модули связи с объектом (УСО). В многоканальном Ремиконте Р-310 размер всех модулей УСО 220х233 мм, в малоканальном полевом Ремиконте Р-330 - 100х160 мм.

Модули аналогового ввода (АЦП) программно настраиваются на вид датчика и диапазон измерения. Модули аналогового вывода программно настраиваются на диапазон выходного сигнала.

Любой тип модуля УСО может устанавливаться на любое свободное место в каркасе. Ограничения на сочетание модулей отсутствуют.

Отличительная особенность УСО – высокая помехозащищенность при работе на длинные линии связи. Допускается горячая замена любого модуля УСО без отключения питания.

Таблица 1.6.1

Рабочие станции оперативного управления работают в режиме "on-line". Они построены на базе персональных компьютеров и серверов и оснащены специализированным фирменным программным обеспечением, работающим под управлением  операционной системы Windows XP Professional.

Каждая рабочая станция может быть специализированной или комбинированной. Специализированная станция решает какую-то одну конкретную задачу, комбинированные станции могут одновременно решать несколько задач.

В крупной системе  число рабочих станций может составлять несколько десятков, при этом каждая рабочая станция – это отдельный компьютер. На одном объекте могут использоваться несколько рабочих станций одного вида (например, несколько операторских и архивных станций). 

В системе среднего масштаба  обычно используется  5-6 компьютеров, при этом часть из них имеет комбинированное назначение.

В небольшой системе задействуются 1-2 компьютера, каждый из которых имеет комбинированной назначение.

Операторская станция  предназначена для представления текущей информации, сигнализации и трендов оператору-технологу. Отличительная особенность операторской станции Квинта – тщательно продуманная система навигации по мнемосхемам и объектам, благодаря которой даже в сложной системе, состоящей из нескольких сотен мнемосхем и нескольких тысяч объектов, до нужной информации можно "добраться" за 1-2 сек.

Событийная станция   представляет текущую последовательность событий оператору-технологу. Все события делятся на штатные (включение, выключение и т.д.), нештатные (выход за аварийный допуск, несанкционированная команда и т.д.) и аварийные (срабатывание защит). Событийная станция обычно устанавливается рядом с операторской, однако возможен вариант, когда операторские и событийные функции выполняются на одном компьютере.

Архивная станция  хранит всю информацию о значениях сигналов и состоянии оборудования. Имеется кратковременный архив, размещенный в оперативной памяти сервера архива, и долговременный архив, размещаемый на жестком диске или CD-ROM. Отличительной особенностью архивной станции Квинта является то, что она может работать при большом потоке архивируемой информации. Это особенно важно в переходных режимах работы технологического оборудования (пуски, остановы, аварии и т.д.)

Станция анализа  позволяет с помощью удобного человеко-машинного интерфейса анализировать архивную информацию - задавать отрезки времени для анализа, выбирать удобную форму представления и т.д. С помощью этой станции также подготавливаются и распечатываются протоколы и ведомости.

Инженерная станция - это инструмент наладчика. С помощью инженерной станции технологические программы загружаются в контроллеры, в них непосредственно в оперативном режиме изменяются параметры настройки, запускаются тесты и т.п.

Приборная станция позволяет вести непрерывный мониторинг исправности всех технических средств Квинта. При любых неисправностях на экран инженерной станции выводятся сообщения с указанием места, в котором зафиксирован отказ.

Расчетная станция  используется для проведения сложных расчетов – технико-экономических показателей, статистической обработки, оптимизации и т.п. 

Станция единого времени  обеспечивает единое время для всех технических средств Квинта, привязанное с высокой точностью к астрономическому времени через спутниковую систему GPS. 

Сетевые средства Квинта обеспечивают единое информационное пространство для всех средств АСУ ТП. Главная информационная магистраль Квинта – это сеть Ethernet (для малых систем) FastEthernet (для средних систем) или GigaEthernet (для крупных систем).

В зависимости от размещения технических средств в Квинте используются следующие сетевые кабели:

- витая пара (длина одного сегмента до 100 м);

- оптоволокно (длина одного сегмента до 2 км).

Логическая организация сети – магистраль, физическая – звезда. Для построения сети используются стандартные концентраторы и коммутаторы известных фирм (Cisco, Intel и т.д.).

В крупных системах может использоваться несколько десятков концентраторов и коммутаторов, в системах среднего масштаба устанавливается один коммутатор и несколько концентраторов, для малой системы обычно достаточно одного концентратора. 

Группа Ремиконтов, называемая системным модулем, объединяется контроллерной сетью, работающей на частоте от 64 кГц (расстояние до 1,2 км) до 2 МГц (расстояние до 100 м). Каждый системный модуль, в который может входить до 20 Ремиконтов, имеет автономную контроллерную сеть. Каждый системный модуль связывается с главной сетевой магистралью через базовый шлюз.

В состав Квинта входит мощная система автоматизированного проектирования АСУ ТП. Весь проект создается на сервере единой базы данных проекта. С сервером работают 4 специализированных программных пакета:

Администратор – система администрирования проекта. Задает общую логическую структуру проекта и общие для всего проекта параметры, а также определяет права доступа к той или иной информации.

Аркада – система управления базой данных проекта. Описывает атрибуты и параметры всех оперативных объектов системы управления.

Рис. 1.20. Система управления базой данных проекта

Система управления базой данных Аркада позволяет разбить все объекты управления на технологические группы, для каждого объекта задать его проектные параметры и вид отображения объекта на экране операторской станции.

Аркада снабжена системой быстрого поиска требуемой информации и позволяет (при наличии соответствующего разрешения) добавлять и исключать объекты, а также редактировать отдельные параметры объектов.

Графит – графический редактор мнемосхем. Используется для подготовки мнемосхем, правил навигации по мнемосхемам и привязки элементов мнемосхем к базе данных проекта.

Рис. 1.21. Графический редактор мнемосхем

Графический редактор Графит ориентирован на объектный подход к оперативному управлению. Он позволяет строить любые мнемосхемы, задавать нужные цвета, выбирать требуемые шрифты. Графит позволяет также подготавливать библиотеку мнемонических изображений объектов (мнемосимволов) и библиотеку окон, через которые выполняется ручное управление объектами. 

Мнемосимволы привязываются к базе данных объектов. Изображения могут быть анимированы, для них могут быть определены действия, которые необходимо выполнить при нажатии левой или правой клавишами мыши. 

Пилон – система технологического программирования контроллеров. Графическая оболочка, используемая для подготовки функциональных схем управления и привязки отдельных алгоритмов к базе данных.

Программный пакет Пилон позволяет в графическом виде подготавливать технологическую программу управления, которая загружается в контроллер. На экран вызываются алгоритмы из библиотеки алгоритмов, определяются связи между алгоритмами и на входах алгоритмов задаются требуемые константы (параметры настройки). При необходимости эти константы затем можно изменять непосредственно во время работы контроллера.

Пилон позволяет задать сигналы, которые должны записываться в архив и (или) передаваться другим контроллерам.

Рис. 1.22. Система технологического программирования контроллеров

При подготовке большого проекта для каждого пакета САПР используется отдельный или несколько отдельных компьютеров. В системах малого и среднего масштаба несколько пакетов САПР могут работать на одном компьютере.

САПР Квинта формирует единую для всего проекта Базу Данных и рассчитан на многопользовательский доступ.

В настоящее время Квинт установлен на множестве промышленных объектов. На базе Квинта на ТЭЦ-27 Мосэнерго в 1996 г. была реализована первая российская АСУ ТП энергоблока, работающая в управляющем режиме, и затем в 1998 г. – первая российская интегрированная система управления, включающая теплотехническую и электрическую части станции. В 2002 г. на базе Квинта автоматизирован крупнейший в Европе энергоблок 1200 МВт  Костромской ГРЭС, а в 2003 г. реализована полномасштабная АСУ ТП энергоблока 800 МВт Рязанской ГРЭС, включающая технологические защиты.

Квинт используется также и в системах среднего и небольшого масштаба, для чего он имеет в своем составе полевые малоканальные контроллеры¹.

Рис. 1.23. Квинт на блочном щите блока 800 МВт

Рязанской ГРЭС во время наладки АСУ ТП

Рис. 1.24. Квинт на блочном щите ТЭЦ-11 Мосэнерго

Рис. 1.25. Квинт на блочном щите ГЭС-1 Мосэнерго

Квинт работает в составе различных АСУ ТП:

– полномасштабная АСУ ТП - включает информационные функции, задачи автоматического регулирования, дискретного управления, блокировок и защит;

– управляющая АСУ ТП - включает информационные функции, задачи автоматического регулирования и дискретного управления;

– информационно-регулирующая АСУ ТП - включает информационные функции и задачи автоматического регулирования;

– информационная АСУ ТП - включает информационные функции.

1^ Источник: http://www.kvintsystem.ru/map.htm