- Главная
- Информатика
- Принципы построения и технические характеристики комплекса средств автоматизации (КСА) ТПТС-НТ
Содержание
- 2. Назначение Комплекс средств автоматизации ТПТС-НТ представляет собой комплекс программно-технических средств, отвечающий самым современным требованиям в построении
- 3. Программно-технические средства ТПТС-НТ предназначены для - создания программно-технических комплексов (ПТК), которые выполняют автоматический контроль и управление
- 4. НОМЕНКЛАТУРА И МЕСТО ТПТС-НТ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭНЕРГОБЛОКА Высокое качество разработки и изготовления оборудования ТПТС-НТ обеспечивается
- 5. Номенклатура программно-технических средств ТПТС-НТ К программно-техническим средствам ТПТС-НТ относится: а) базовые исполнения средств автоматизации в виде
- 6. е) средства коммуникации, включающие: 1) шину EN, которая обеспечивает в ПТК СНЭ связь ПА между собой
- 7. Место ТПТС-НТ в системе автоматизации энергоблока На рисунке схематично показан пример структурной схемы системы контроля и
- 8. Структурная схема системы контроля и управления энергоблока на средствах автоматизации ТПТС-НТ
- 9. Структура ПТК СНЭ Оборудование ТПТС-НТ используется в составе АСУ ТП энергоблока для выполнения задач, возлагаемых на
- 10. Пример структурной схемы ПТК СНЭ
- 11. Типовая структура связей в системе автоматизации ТПТС-НТ
- 12. Процессор автоматизации ПА включает от трех до шести модулей, связанных быстродействующей информационной шиной. Все модули выполнены
- 13. Подготовка ПА Поскольку, КСА ТПТС-НТ является универсальным комплексом, который может решать самые разные задачи управления ТП,
- 14. Таким образом, для подготовки ПА к выполнению прикладных задач управления ТП необходимо: - создать структуру параметрирования,
- 15. Исполнение прикладных программ в ПА ПА способен выполнять прикладные программы, написанные на языке STEP-M BG. В
- 16. Схема заземления экранов контрольных и управляющих кабелей в ПТК Все элементы конструкции шкафа ТПТС-НТ (СП, ПС,
- 17. Схема заземления экранов контрольных и управляющих кабелей в ПТК
- 18. ZEP Схема электропитания
- 20. Скачать презентацию
Назначение
Комплекс средств автоматизации ТПТС-НТ представляет собой комплекс программно-технических средств, отвечающий
Назначение
Комплекс средств автоматизации ТПТС-НТ представляет собой комплекс программно-технических средств, отвечающий
ТПТС-НТ впитали в себя опыт автоматизации более 40 объектов атомной и тепловой энергетики, в сочетании с современными достижениями электронных технологий.
При этом, ТПТС-НТ являются эволюционным продолжением линии ТПТС, являясь информационно совместимым с предыдущими поколениями ТПТС-Е и ТПТС-ЕМ. Все поколения ТПТС, включая ТПТС-НТ, объединены единым, постоянно развивающимся средством проектирования GET-R1, что существенно упрощает адаптацию проектировщиков к новым средствам.
В частности, наиболее существенными отличиями ТПТС-НТ являются:
- время реакции системы в пределах 100…200 мс;
- возможность решения локальных задач с ограниченным количеством входных сигналов (10….30) и повышенными требованиями ко времени реакции (5…10 мс);
- территориальное распределение аппаратуры по объекту автоматизации;
- организация местных постов управления;
- удаленные контроллеры, встраиваемые в оборудование других изготовителей;
- подсоединение любых полевых кабелей с сечением проводов до 2,5 мм²;
- реализация функциональных шкафов с одно- и двухсторонним обслуживанием;
- гибкие схемы компоновки, обеспечивающие рациональность применения аппаратуры для автоматизации объектов различных масштабов – от отдельных технологических установок до атомных энергоблоков;
- малый цикл измерения унифицированных аналоговых сигналов – от 5 мс;
- временное разрешение последовательности входных дискретных сигналов – 1 мс
- связь с интеллектуальными устройствами по локальным сетям RS-485 по стандартным сетевым протоколам;
Программно-технические средства ТПТС-НТ предназначены для
- создания программно-технических комплексов (ПТК), которые выполняют
Программно-технические средства ТПТС-НТ предназначены для
- создания программно-технических комплексов (ПТК), которые выполняют
- реконструкции АСУ ТП энергоблоков эксплуатируемых АЭС.
ТПТС-НТ может применяться в АСУ ТП нормальной эксплуатации.
ТПТС-НТ могут быть так же использованы для автоматизации любых технологических процессов на предприятиях промышленности.
ТПТС-НТ позволяют:
- создать распределенные и централизованные структуры в АСУ ТП с территориальным распределением аппаратуры управления по объекту (в т.ч. и путем встраивания в оборудование других производителей).;
- создать местные посты управления на базе ТПТС-НТ, интегрированные в общую систему;
- использовать наряду с традиционным технологическим оборудованием интеллектуальные датчики и исполнительные механизмы (связь с ТПТС-НТ по локальным сетям RS485 со стандартными сетевыми протоколами).
По сравнению с существующими в настоящее время техническими средствами автоматизации применение ТПТС-НТ позволяет:
- применить гибкие схемы компоновки, обеспечивающие рациональность применения аппаратуры для автоматизации объектов различных масштабов – от отдельных технологических установок до атомных энергоблоков;
- осуществить подключение полевых кабелей сечением до 2,5 мм² непосредственно к ПС без применения стоек промежуточных реле и кроссовых стоек;
- существенно снизить площади, занятые оборудованием систем автоматизации;
- существенно снизить расход кабелей, стоимость прокладки кабелей, монтажа оборудования;
- значительно уменьшить объем работ, связанных с эксплуатацией оборудования автоматизации;
- повысить быстродействие и другие качественные характеристики систем автоматизации.
НОМЕНКЛАТУРА И МЕСТО ТПТС-НТ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭНЕРГОБЛОКА
Высокое качество разработки и
НОМЕНКЛАТУРА И МЕСТО ТПТС-НТ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭНЕРГОБЛОКА
Высокое качество разработки и
Измерительные средства, входящие в состав аппаратуры ТПТС-НТ, включены в реестр средств измерений Российской Федерации.
Аппаратура ТПТС-НТ и средства конфигурирования имеют сертификат соответствия и необходимые разрешения со стороны надзорных органов Российской Федерации для применения в АСУ ТП АЭС в системах нормальной эксплуатации.
Аппаратура ТПТС-НТ строится по модульному принципу и позволяет создавать, в зависимости от требований, различные по степени избыточност структуры путем резервирования функционально важных элементов. Распределено-централизованная обработка данных позволяет легко наращивать объем аппаратуры в системе управления.
В аппаратуре ТПТС-НТ выполняется непрерывный самоконтроль работающих компонентов, позволяющий оперативно выявлять дефекты и заменять отказавшие узлы, не выводя оборудование из работы.
Все программно-технические средства ТПТС-НТ изготавливаются в виде стандартных крейтов, которые могут быть установлены как в стойках ТПТС-НТ так и встроены в технологическое оборудование. Варианты конструктивного исполнения стоек ТПТС-НТ обеспечивают их размещение в помещениях как оснащенных средствами кондиционирования (помещения АСУ ТП), так и в помещениях, предназначенных для технологического оборудования, или в помещениях стендов датчиков.
Приборные стойки ТПТС-НТ имеют свободно проектируемую компоновку и состав в зависимости от решаемых задач и объема контролируемых и управляемых технологических объектов.
Наряду с возможностью свободной компоновки стоек имеется несколько вариантов базовой компоновки, в достаточной степени покрывающих необходимое пространственное и функциональное распределение элементов комплекса программно-технических средств ТПТС-НТ. В том числе разработана базовая компоновка, ориентированная на создание в рамках комплекса АСУ ТП автономных подсистем или подсистем с экстремальным быстродействием в условиях ограниченного объема принимаемых и формируемых сигналов технологического процесса.
Номенклатура программно-технических средств ТПТС-НТ
К программно-техническим средствам ТПТС-НТ относится:
а) базовые исполнения
Номенклатура программно-технических средств ТПТС-НТ
К программно-техническим средствам ТПТС-НТ относится:
а) базовые исполнения
- станции ввода-вывода (СВВ), содержащие модули связи с технологическим процессом (СПМ) и интерфейсные модули (ИМ), выполняют базовые функции измерения аналоговых сигналов, приема и обработки дискретных сигналов, индивидуального управления, регулирования (набор функций, выполняемых СВВ, определяется составом установленных в ней СПМ;
- процессоры автоматизации (ПА) в исполнениях для систем нормальной эксплуатации (СНЭ) и для управляющих систем безопасности (УСБ) выполняют функции обмена данными с СВВ, с другими ПА; выполняют алгоритмы вычисления технологических параметров, алгоритмы автоматического и автоматизированного управления с использованием данных от подключенных к нему СВВ и (или) других ПА;
- блок шлюза сопряжения – выполняет сопряжение ТПТС-НТ с системой верхнего блочного уровня
б) стойки приборные (ПС) (двухстороннего обслуживания), выполняющие функции контроля и управления технологическим оборудованием, являющиеся основными функциональными устройствами ПТК и содержат СВВ, ПА, коммутаторы, а также модули сопряжения, необходимые средства коммуникации, клеммники связи с процессом и т.д;
в) стойки питания (СП) напольного исполнения двухстороннего обслуживания, применяемые в ПТК для электропитания ПС (обеспечивает питание до 12 ПС) или электропитания пультов блочного пункта управления (БПУ);
г) стойки сопряжения (СС) напольного исполнения двухстороннего обслуживания, осуществляющие связь ПС с датчиками и исполнительными механизмами и другими периферийными устройствами в тех случаях, когда требуется переход с одного типа кабеля на другой или преобразование вида сигнала.
е) средства коммуникации, включающие:
1) шину EN, которая обеспечивает в ПТК СНЭ
е) средства коммуникации, включающие:
1) шину EN, которая обеспечивает в ПТК СНЭ
2) шину EN-L, которая обеспечивает в ПТК связь ПА с СВВ;
3) шины RS-485, которые обеспечивают связи ПТК с интеллектуальными датчиками и исполнительными механизмами:
ж) средства конфигурирования - инженерная станция (ИС), использующаяся для конфигурирования (т.е. загрузки кодов прикладной программы в программируемые модули ПА и настроечных параметров СПМ), наладки и проверки, а также документирования конфигурации;
и) сервисные устройства:
- имитаторы различных видов, позволяющие в процессе тестирования и наладки ПТК имитировать входные (выходные) дискретные сигналы и работу исполнительных механизмов различных типов, включая возможные их неисправности, а также имитировать процесс управления исполнительными механизмами с блочного и местного щитов управления;
- диагностическая станция, представляющая собой вспомогательное средство, которое используется при наладке ПТК, для диагностики состояния программно-технических средств, для имитации сигналов на входах и выходах СПМ и для загрузки кодов прикладных программ, сформированных на инженерной станции.
СВВ, а также ПА могут размещаться в оборудовании других производителей, например, в силовых шкафах НКУ, КРУЗА, щитах управления и т.д.
Место ТПТС-НТ в системе автоматизации энергоблока
На рисунке схематично показан
Место ТПТС-НТ в системе автоматизации энергоблока
На рисунке схематично показан
В БПУ системы нормальной эксплуатации (СНЭ) установлена СВВ (ТПТС-НТ), которая обеспечивает передачу команд в цифровом виде с панелей управления в ПТК СНЭ.
ПТК СНЭ имеют общую цифровую коммуникационную оптоволоконную шину EN, которая обеспечивает обмен данными между отдельными ПТК СНЭ, связи с СВБУ и с устройством конфигурирования - ИС.
Для обеспечения функции приоритетного управления исполнительными механизмами СБ предлагается применить ПТК приоритетного управления (ПТК ПУ). Связь панелей управления БПУ СБ и РПУ СБ с ПТК ПУ СБ (на ТПТС-ЕМ) выполняется традиционным способом по проводным линиям связи.
ПТК ПУ СБ обеспечивает приоритетное управление исполнительными механизмами:
- по дистанционным командам от СБ (БПУ, РПУ), принимаемым по проводным связям, и по дистанционным командам от СНЭ (СВБУ), принимаемым по шине EN;
- по автоматическим командам СБ (от аппаратуры TXS), принимаемым по проводным связям, по автоматическим командам СНЭ (ПТК СНЭ), принимаемым по шине EN.
Обмен данными ПТК ПУ каналов СБ с ПТК СНЭ, а также связь с СВБУ и ИС осуществляется по шине EN.
Аппаратура ТПТС-НТ и ТПТС-ЕМ связана с датчиками и исполнительными механизмами при помощи проводных линий связи. Связь с интеллектуальными приводами и датчиками осуществляется при помощи полевых сетей на базе интерфейса RS485.
Структурная схема системы контроля и управления энергоблока на средствах автоматизации ТПТС-НТ
Структурная схема системы контроля и управления энергоблока на средствах автоматизации ТПТС-НТ
Структура ПТК СНЭ
Оборудование ТПТС-НТ используется в составе АСУ ТП энергоблока
Структура ПТК СНЭ
Оборудование ТПТС-НТ используется в составе АСУ ТП энергоблока
Структурная схема ПТК СНЭ на ТПТС-НТ показана на рисунке.
В ПТК СНЭ сбор данных, выдача управляющих воздействий, а также ряд стандартных функций (таких как фильтрация, индивидуальное управление, регулирование) реализуются в СВВ, которые включают до 16 СПМ, обеспечивающих прием и выдачу сигналов, а также выполнение базовых функций автоматизации.
Связь ПТК НЭ с интеллектуальными датчиками и исполнительными механизмами осуществляет ПА по шинам RS485.
СВВ через локальные шины EN-L (Industrial Ethernet, 100МГц) связаны с ПА.
Максимальное количество СВВ, подключаемых к одному ПА, - 16.
Максимальная длина связи (абонентское звено) между СВВ и коммутатором шины EN-L – не более 100 м.
Максимальная суммарная длина линий связи между ПА и СВВ - не более 1000 м.
ПА выполняют прикладные функции управления и являются программируемыми. Именно ПА выполняют прикладные алгоритмы, функции защиты, блокировки, функционально-групповое управление и т.д..
ПА связаны друг с другом локальной сетью – волоконно-оптической шиной EN, построенной на технологии Industrial Ethernet 100 МГц.
Через шину EN обеспечивается информационная связь между всеми ПТК СНЭ и ПТК ПУ СБ.
Связь с СВБУ осуществляется через блоки шлюза сопряжения (БШС), которые является одновременно абонентами шины EN и сети СВБУ. Каждый БШС способен обеспечить связь до 15 ПА с СВБУ.
ТПТС-НТ обеспечивают работу в режиме резервирования на всех уровнях, а именно: ПА, БШС, ИМ, СПМ, шины ввода-вывода (внутренняя шина СВВ), шины EN, шины EN-L.
Такая структура обеспечивает удобство обработки данных процесса, т.к. каждый параметр процесса легко доступен каждому ПА. Это – следствие высокого быстродействия информационных каналов и высокой скорости опроса в СВВ. Соответственно существенно повышается наглядность при проектировании и сопровождении, а также последующей модификации системы.
Пример структурной схемы ПТК СНЭ
Пример структурной схемы ПТК СНЭ
Типовая структура связей в системе автоматизации ТПТС-НТ
Типовая структура связей в системе автоматизации ТПТС-НТ
Процессор автоматизации
ПА включает от трех до шести модулей, связанных быстродействующей информационной
Процессор автоматизации
ПА включает от трех до шести модулей, связанных быстродействующей информационной
Функциональный модуль FM-C, реализует системную и прикладную логику и вычисления, и взаимодействует со станциями ввода-вывода по шине ENL.
Центральный модуль связи EN-C, организует связи по шине EN с другими ПА и шлюзами СВБУ. При работе в резервированном режиме участвует в управлении резервом по последовательным интерфейсам V24 между резервируемыми ПА. Имеет также интерфейс USB для связи с инженерным пультом.
В резервированном режиме модули EN-C резервируемых ПА обеспечивают работу в горячем резерве с безударным переключением на резервный ПА при однократных отказах без потери управления.
Связь ПА с интеллектуальными датчиками и исполнительными устройствами осуществляется c помощью модулей RS-L.
Модуль RS-L имеет 2 шины интерфейса RS-485, к каждой из которых может подключаться до 32 интеллектуальных датчиков и приводов. Модуль RS-L выполняет на шинах RS-485 функции мастера, являясь инициатором передачи данных по шинам, остальные абоненты шины передают и принимают данные по шинам только по запросу мастера.
Модуль RS-L подключается к модулю FM-C по шине EN-L и выполняет функции связи с интеллектуальными датчиками и приводами, аналогичные функциям связи модуля ИМ с модулями СПМ. Шина EN-L обеспечивает подключение до 16 модулей RS-L вместо интерфейсных модулей ИМ и соответственно до 16×32 интеллектуальных датчиков и приводов.
Модуль RS-L в отличие от других модулей ПА не является абонентом внутренней информационной шины и требует от крейта только подвода напряжения питания 24 В. В крейте ПА системы нормальной эксплуатации могут быть установлены до 2 модулей RS-L в каждом канале резервированного ПА или в каждом автономном нерезервированном ПА. В крейте системы безопасности может быть установлен 1 модуль RS-L в каждом автономном ПА.
Каждая шина RS485 соединяется с модулями RS‑L двух каналов ПА, но только модуль RS-L активного канала ПА управляет передачей данных по шинам. При переключении на резервный ПА функция управления шиной, передается другому модулю RS-L.
Кроме того, в состав ПА входит модуль питания PM, получающий напряжение =24В (возможно резервированное) от внешних фидеров, и вырабатывающий необходимые напряжения для питания модулей. Модуль РМ обеспечивает защиту внешнего питания от короткого замыкания в ПА.
Подготовка ПА
Поскольку, КСА ТПТС-НТ является универсальным комплексом, который может решать
Подготовка ПА
Поскольку, КСА ТПТС-НТ является универсальным комплексом, который может решать
Загружаемые в модули программы, содержащие алгоритмы работы КСА, предназначенные для выполнения задач управления ТП, а не для функционирования самого КСА, относятся к прикладному программному обеспечению (ППО) модулей.
Для выполнения задач управления КСА, в один ПА могут быть загружены только две программы, относящиеся к ППО, причем, в каждый из двух модулей ПА загружается своя часть ППО:
- программа автоматического обмена данными по шине EN - коммуникационное ППО, загружается в КМ ПА (модуль EMS, работающий в режиме ENC);
- программа управления ТП - функциональное ППО, загружается в ФМ ПА (модуль EMS, работающий в режиме FMC).
Кроме программ, в ПА должны быть загружены файлы данных параметрирования модулей, подключенных к ПА: СП, ИМ, RSL, также относящиеся к ППО.
Таким образом, для подготовки ПА к выполнению прикладных задач управления ТП
Таким образом, для подготовки ПА к выполнению прикладных задач управления ТП
- создать структуру параметрирования, в которой задать значения настраиваемых параметров всех параметрируемых модулей, входящих в КСА;
- создать прикладную программу управления ТП (функциональное ППО);
- создать прикладную программу коммуникаций по шине EN (коммуникационное ППО) для автоматического обмена данными между ПА, входящими в КСА, СВБУ и другими системами, подключенными к КСА ТПТС-НТ;
- загрузить полученные файлы параметрирования, коммуникационное и функциональное ППО в ПА.
Файлы ППО могут быть созданы и загружены в ПА при помощи САПР GET‑R1, установленного на ПК рабочей станции или ДС, подключенных к шине EN.
Загруженное в ПА ППО сохраняется в энергонезависимой памяти модулей EMS, и в дальнейшем автоматически используется для параметрирования модулей RSL, ИМ, СП при их замене или после отключения питания, и для выполнения прикладной задачи.
Переход ПА к исполнению ППО производится автоматически по включению питания ПА или дистанционно, командами оператора, поступающими от СВБУ, диагностической или рабочей станции.
Исполнение прикладных программ в ПА
ПА способен выполнять прикладные программы, написанные
Исполнение прикладных программ в ПА
ПА способен выполнять прикладные программы, написанные
Текущее состояние ППО модулей КМ и ФМ при работе ПА отображается на дисплее модуля МПИ.
КМ ПА может находиться в одном из трех состояний:
«FREI,0» – ППО не выполняется;
«FREI,1» – ППО выполняется;
«FREI,2» – переход из состояния «FREI,0» в состояние «FREI,1».
ФМ ПА может находиться в одном из трех состояний:
«FR,0» – ППО не выполняется;
«FR,1» – ППО выполняется;
«FR,2» – переход из состояния «FR,0» в состояние «FR,1».
В состояние «0» ППО переходит при подаче соответствующей команды из ДС или при возникновении ошибок выполнения ППО. Переход в состояние «0» могут вызвать следующие ошибки:
- номер исполняемой строки ППО превышает максимально допустимое количество строк ППО;
- контрольная сумма ППО, пересчитываемая в фоновом цикле, не совпала с изначальной контрольной суммой ППО.
При подаче команды запуска, ППО переходит в состояние «2» - перезапуск. В этом состоянии выполняются следующие действия:
- проверка ППО на ошибки;
- подсчет контрольной суммы ППО и вычисление служебных параметров;
- построение служебных таблиц для выполнения интерпретатором ППО инструкций перехода и подпрограмм.
При успешном выполнении вышеперечисленных действий и отсутствии ошибок ППО переходит в состояние «1», в противном случае ДС выдается сообщение об ошибке, а ППО переходит в состояние «0».
При успешном переходе из состояния «0» в состояние «1» ППО записывается в энергонезависимую память КМ или ФМ. Также в энергонезависимой памяти хранится информация о текущем состоянии ПА и контрольная сумма ППО.
Схема заземления экранов контрольных и управляющих кабелей в ПТК
Все элементы
Схема заземления экранов контрольных и управляющих кабелей в ПТК
Все элементы
При монтаже шкафа ТПТС-НТ в помещении постоянной эксплуатации клемма заземления должна быть подсоединена к закладным элементам в полу (к системе защитного заземления) с помощью внешнего заземляющего провода.
В конструкции шкафов ТПТС-НТ предусмотрены экранирующие планки, которые предназначены для заземления экранов контрольных и управляющих кабелей, идущих от периферийных устройств.
Во всех шкафах ТПТС-НТ экранные планки соединены с контуром заземления шкафа.
Заземление экранов контрольных и управляющих кабелей выполняется на одном конце кабеля для исключения низкочастотных помех.
Схема заземления экранов контрольных и управляющих кабелей в ПТК приведена на рисунке.
Схема заземления экранов контрольных и управляющих кабелей в ПТК
Схема заземления экранов контрольных и управляющих кабелей в ПТК
ZEP
Схема электропитания
ZEP
Схема электропитания