Верхний уровень ПТК АСУ ТП.

АРМ верхнего уровня (существующие) предназначены для предоставления руководящему персоналу ТЭЦ и вспомогательным службам информации о протекании технологического процесса, состояния оборудования, доступа к текущей и архивной информации каждому пользователю в соответствии с предоставляемыми правами доступа.

Проектом необходимо предусмотреть использование существующих АРМ верхнего уровня и установленного на нихбазового и прикладного программного обеспечения ActiveFactory v9.2иInTouchFactoryFocus 9.5 с разработкой дополнительных информационных окон (мнемосхем). Для информационного обмена с архивными серверами использовать существующую ЛВС предприятия через защищенный канал, обеспеченный функциями межсетевого экрана.

Программное обеспечение.

Программное обеспечение (ПО) ПТК АСУ ТП должно состоять из базового ПО, независящего от характера технологического процесса, и прикладного ПО, выполняющего все конкретные функции данной системы АСУ ТП на основе использования базового ПО. Все базовое и прикладное ПО должно иметь сертификаты, лицензионные соглашения, подтверждающие правомочность их использования.

Для унификации программного обеспечения (ПО) АСУ ТП на МТЭЦ-2, при проектировании системы в части прикладного программного обеспечения для АРМ ОТ применить программное обеспечение компании «WONDERWARE»типа InTouchRuntime. Выбор данного программного обеспечения обосновывается следующим:

- аналогичное ПО уже используется в ПТК АСУ ТП вспомогательного оборудования, ПТК АСУТП т/а №6 и ПТК АСУ ТП т/а №1.

- имеющийся опыт эксплуатационного и обслуживающего персонала;

- повышение надежности, применяемых однотипных программно-технических решений;

- возможность интеграции с ранее приобретенным ПО и его использованием в рамках этого проекта (серверное ПО и ПО верхнего уровня).

Программное обеспечение для инженерной станции (АРМ ИС) применить существующее Wonderware Development Studio, при необходимости обновить до актуальной версии программного обеспечения применяемых на АРМ ОТ.

Программное обеспечение архивных серверов (Historian Standart v9.0 25000Tag) и АРМ верхнего уровня (ActiveFactory v9.2иInTouchFactoryFocus 9.5)оставить существующее.

Требования к электропитанию оборудования АСУ ТП.

Электропитание средств АСУ ТП (нижний и средний уровень АСУ ТП, включая датчики КИП) должно осуществляться от проектируемой системы гарантированного питания, которая должна предусматривать эл.питание шкафов контроллеров, шкафа серверного оборудования, АРМ оперативного контура от двух отдельных секций шин 0,4кВ через быстродействующий АВР и щита постоянного тока (ЩПТ-1) с применением системы инверторного питания.

Для реализации такой схемы необходимо предусмотреть шкаф гарантированного питания в составе двух инверторов (или более, по результатам расчёта потребляемой мощности) постоянного тока в переменный, каждый из которых будет запитан от отдельной секции шин и ЩПТ-1. Контроллеры в своем составе должны иметь по два блока питания, питание каждого из которых осуществляется от своего распределительного щитка. Эл.питание АРМ ОТ распределить равномерно между распределительными щитками, помимо этого каждый АРМ в своем составе должен иметь собственный ИБП мощностью (Р ≥700Вт). В проекте должно быть предусмотрено заземление токопроводящих элементов ПТК АСУ ТП согласно действующим НТД, использовать отдельный контур «логического» заземления для сигнальных цепей ПТК АСУ ТП к/а №3. Обеспечить проектное решение в части сигнализации об отключении любого из штатных источников эл.питания системы АСУ ТП и её компонентов.

При срабатывании АВР питающего напряжения с потерей напряжения менее, чем на 0,5с. не должно быть ложных срабатываний защит, отказов автоматического регулирования, ложного (самопроизвольного) закрытия запорной арматуры. 

Все устройства ПТК (АРМ, сервер, контроллеры) системы должны обеспечивать сохранность всей информации при длительном отключении напряжений питания. 

Шкаф гарантированного электропитания питания ПТК АСУ ТП установить рядом со шкафами контроллеров на ЦТЩ-1.

4. СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАЩИТ

И БЛОКИРОВОК КОТЛОАГРЕГАТА БКЗ-210 СТ.№3

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ, ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ,

ОБЩАЯ СТРУКТУРА

1.1.Управляющая система технологических защит и блокировок (СТЗБ) котлоагрегата БКЗ-210 Могилевской ТЭЦ-2 ст.№3 является полностью автономной автоматической системой, функционирующей в составе АСУ ТП указанного котлоагрегата и предназначена для предотвращения возникновения и развития аварийных ситуаций путем автоматического формирования и выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы и коммутационные аппараты для экстренного перевода защищаемого технологического оборудования в безопасное состояние при нарушениях нормального режима его работы, а также освобождения оперативного технологического персонала от выполнения рутинных операций и обеспечения его полной оперативной информацией о текущих значениях контролируемых аналоговых параметров, условиях и текущих состояниях всех единичных технологических защит (ТЗ) и технологических блокировок (ТБ), формировании и выдаче управляющих воздействий на исполнительные механизмы (ИМ) и механизмы собственных нужд (МСН).

1.2. Система технологических защит и блокировок котлоагрегата (СТЗБ) включает в себя следующие две независимо функционирующие, взаимодействующие друг с другом информационными средствами межконтроллерного обмена системы:

       - система технологических защит (СТЗ);

       - система технологических блокировок (СТБ).

       При этом каждая из указанных систем функционирует на выделенных резервированных контроллерах, и вся необходимая каждой из них входная информация и выходные сигналы подключены непосредственно к соответствующим контроллерам.

В общем виде функционально-агрегатные схемы построения СТЗ и СТБ котлоагрегата представлены на рисунках 1, 2.

1.3.СТЗ и СТБ функционируют в режиме реального времени и включают в себя следующие основные комплексы задач:

-автоматический ввод измеряемых параметров;

-вывод управляющих воздействий;

-технологические защиты (ТЗ);

-технологические блокировки (ТБ);

-достоверизация входной информации;

-определение первопричины (первой сработавшей единичной ТЗ) и анализ действий технологических защит;

-контроль выполнения технологических блокировок;

   -организация резервирования котроллеров;

-связь и обмен информацией между различными компонентами СТЗ и другими подсистемами.

1.4.В зависимости от характера нарушения нормального режима эксплуатации СТЗБ обеспечивает аварийный останов основного технологического оборудования (котлоагрегата), снижение его нагрузки до заданной величины (50%), выполнение локальных защитных операций, а также блокировки управляющих операций наиболее ответственных органов управления.

1.5.В процессе своего функционирования СТЗБ взаимодействует с задачами, обеспечивающими реализацию следующих основных функций АСУ ТП энергоблока:

-оперативное представление информации на АРМ оперативного персонала;

-регистрация и архивация информации;

-диагностика работоспособности технических средств;

-организация корректировки настраиваемых параметров СТЗ.

1.6.Связь СТЗБ с другими программными комплексами системы осуществляется путем сетевого обмена с контроллерами, реализующими управляющие подсистемы, и рабочими станциями верхнего уровня системы, обеспечивающими взаимодействие персонала с СТЗБ с помощью операторских и инженерной станций, а также регистрацию и архивацию параметров и показателей функционирования СТЗБ соответствующими средствами (внутренний архив и архивная станция).

1.7.Функционирующие в составе СТЗБ комплексы задач «Технологические защиты» (ТЗ) и «Технологические блокировки» (ТБ) котлоагрегата, непосредственно обеспечивают экстренный перевод основного технологического оборудования в безопасное состояние в случае возникновения аварийной ситуации в соответствии с заданными алгоритмами ТЗ и ТБ, формируют оперативную информацию о контролируемых технологических параметрах и режимах работы ТЗ и ТБ.

1.8.Комплекс задач ТЗ обеспечивает:

-контроль появления признаков возникновения аварийных и предаварийных ситуаций: изменения аналоговых сигналов до заданных значений (уставок срабатывания), появления заданного состояния или сочетания дискретных сигналов;

-контроль наличия условий срабатывания ТЗ: истечения заданной выдержки времени, наличия технологических признаков и/или оперативного разрешения на срабатывание;

-формирование команды на выполнение соответствующей программы действий (определенного набора команд на исполнительные органы и устройства сигнализации);

-формирование информации о состояниях каждой из ТЗ, результатах обработки входных данных для использования этой информации в других подсистемах АСУ ТП;

   -обработку информации, поступающей из других подсистем АСУ ТП.

1.9.Структурирование и оптимизация технических условий и технологических программ по защите основного оборудования позволяют разделить их на автономные отдельные ТЗ, имеющие единый алгоритм функционирования, и объединить их в группы, характеризующиеся единым составом управляющих воздействий, а все характеристические показатели каждой из отдельных ТЗ (настроечные параметры, признаки, приоритеты, условия) выделить в базу дан- ных (словарь)СТЗ. При этом, функционирование каждой из ТЗ производится по единому типовому алгоритму единичной ТЗ. Таким образом, в каждый текущий момент каждая из единичных ТЗ может находиться в одном из следующих состояний:

«введена» - наличие технологических условий автоматического ввода единичной ТЗ и отсутствие условий ее автоматического вывода;

«выведена»- наличие технологических условий автоматического вывода единичной ТЗ вне зависимости от наличия или отсутствия условий ее ввода;

«запуск» - наличие всех условий срабатывания единичной ТЗ, кроме временной задержки, при ее нахождении в состоянии «введена»;

«срабатывание» – наличие всех условий срабатывания (включая временные задержки) при нахождении единичной ТЗ в состоянии «введена» и положении ее программной накладки «работа»;

«срабатывание 1-ой» – состояние единичной ТЗ «срабатывание» и идентификация ее комплексом задач ОП в качестве первопричины;

«срабатывание на сигнал» - наличие всех условий срабатывания (включая временные задержки) при нахождении единичной ТЗ в состоянии «введена» и положении ее программной накладки «сигнал»;

«сброс» - никакие операции по обработке всей информации, участвующей в функционировании единичной ТЗ и ее анализу не производятся (аналогично распитанному состоянию схемы технологических защит при ее аппаратной реализации).

Обобщенными состояниями, предназначенными для представления оперативному персоналу, являются:

«готовность» - состояние единичной ТЗ «введена» и положение ее программной накладки «работа»;

 «неготовность» - состояние единичной ТЗ «выведена» или «сброс» или положение ее программной накладки «сигнал».

1.10.Для каждой из режимных ТЗ реализован их автоматический ввод или вывод в зависимости от технологических условий (режима работы энергетического оборудования), что обеспечивает возможность функционирования комплекса задач ТЗ во всех эксплуатационных режимах, включая пусковые. ТЗ, не имеющие автоматического ввода-вывода, а также ТЗ в состоянии ввода постоянно находятся в ждущем режиме.

1.11.Действие ТЗ является односторонним (обратный ввод отключенного оборудования в работу производится вручную после выявления и устранения всех причин, вызвавших срабатывание ТЗ), необратимым (исключается возможность отмены действия ТЗ до полного выполнения регламентного состава действий независимо от исчезновения первопричины) и продолжительным (управляющие команды ТЗ действуют до тех пор, пока не выполнятся самые продолжительные операции).

1.12.Срабатывание каждой из ТЗ сопровождается аварийной сигнализацией, для параметрических защит аварийной сигнализации предшествует предупредительная. При автоматическом выводе единичной ТЗ действие как аварийной, так и предупредительной сигнализации блокируется.

1.13.Для большей части единичных ТЗ предусмотрена программная накладка на два состояния («РАБОТА» и «СИГНАЛ»), позволяющая отключить управляющие воздействия ТЗ с сохранением сигнализации. При этом, наиболее ответственные единичные ТЗ (в данном случае «Останов котла ключом») указанной программной накладки не имеет, т.е. ее отключение невозможно.

Перевод каждой отдельной ТЗ на «СИГНАЛ» производится оперативными средствами (с инженерной станции) по специальному распоряжению.

1.14.Любые изменения как настраиваемых параметров СТЗБ, так и алгоритмического и/или программного обеспечений, а также аппаратных средств (структура контроллеров СТЗ, их внешние подключения, датчики, их типы и характеристики, схемы питания и т.п.) должны выполняться только на основании соответствующих распоряжений и в соответствии с техническими решениями, утвержденными главным инженером МТЭЦ-2.

-инициализация групп ТЗ;

-изменения положений программных накладок единичных ТЗ («работа»/»сигнал»);

-съем памяти сработавших единичных ТЗ в пределах группы после истечения заданного времени;

-имитация (отмена имитации) отдельных аналоговых и дискретных параметров и технологических признаков при опробовании ТЗ и ТБ.

1.14.2.Все остальные изменения настраиваемых параметров СТЗБ (уставки параметров ввода, вывода, срабатывания, допустимого рассогласования, скорости изменения, шкалы датчиков и границы их достоверности, длительности временных задержек, адреса внешних подключений, условия формирования состояний ввода, вывода, срабатывания единичных ТЗ, технологических признаков и пр.) могут быть выполнены только неоперативными средствами персоналом ЦТАИ, ответственным за эксплуатацию и сопровождение СТЗБ с санкционированием доступа (программно-аппаратный ключ, отладчик ISaGRAF).

При этом корректировки уставок, шкал, временных задержек и других констант, согласно специального перечня, могут быть выполнены в режиме «on-line» без выключения и перезагрузки контроллеров СТЗБ, а корректировки изменяющие адреса, состав и условия формирования переменных, т.е. «логику» программ могут быть выполнены (и контроллеры СТЗБ перезагружены) только на остановленном основном оборудовании.

1.15.Комплекс задач ТЗ, как и комплекс задач ТБ, совместно с другими комплексами входит в единый проект СТЗ (единый проект СТБ соответственно) в составе целевой задачи ISaGRAF, функционирующей под управлением опера-ционной системы QNX 4.25.

1.16.Программные модули комплекса задач ТЗ (как и комплекс задач ТБ) размещены в секциях «BEGIN» и «END» целевой задачи ISaGRAF.

1.16.1.Секция «Begin» предназначена для безусловного выполнения программ в начале каждого цикла вне зависимости от временной переменной цикла. Из состава комплекса задач ТЗ (ТБ) в секции «Begin» размещены подпрограммы, отвечающие за инициализацию защит, формирование технологических признаков, условий ввода, вывода и срабатывания ТЗ или ТБ.

1.16.2.Секция «End» предназначена для безусловного выполнения программ в конце каждого цикла также вне зависимости от временной переменной цикла. В секцию «End» помещены подпрограммы комплекса задач ТЗ, которые реализуют алгоритмы единичных ТЗ и единичных ТБ, а также отвечающие за формирование управляющих воздействий на исполнительные механизмы, аварийных и предупредительных сигналов, а также буферов сообщений для обмена с операторскими и инженерной станциями.

1.17.Комплекс задач ТЗ (ТБ) выполняет оценку входных параметров, влияющих на условия ввода, вывода, запуска, срабатывания или сброса единичных ТЗ (ТБ). Общая схема логической структуры функционирования комплекса задач ТЗ (ТБ) представлена на рисунке 3.

 1.18.После включения контроллеров СТЗБ и загрузки программного обеспечения все единичные ТЗ находятся в состоянии «Сброс».

 1.18.1.На первом этапе работы комплекса задач ТЗ с инженерной станции производится

1.18.2.На втором этапе происходит формирование технологических признаков, использующихся далее в алгоритмах анализа состояний единичных ТЗ и ТБ.

1.18.3.На третьем этапе происходит формирование всех признаков, описывающих состояние единичных ТЗ (таблица 1).

Таблица 1 – «Признаки состояний единичных технологических защит»

1.18.4.На четвертом этапе, запускаются подпрограммы, реализующие алгоритмы функционирования единичных ТЗ на останов оборудования, снижение нагрузки, локальных операций и единичных блокировок. Каждая из этих подпрограмм ТЗ реализует типовой алгоритм обработки конкретной единичной технологической защиты, представленный на рисунке 4.

Рисунок 4 - Типовой алгоритм работы единичной технологической защиты в общем виде.

Условия обозначения:

1 – блок условий ввода ТЗ;

2 – блок условий вывода ТЗ;

3 – блок формирования состояния ввода/вывода ТЗ;

4 – блок условий срабатывания ТЗ;

5 – блок формирования состояния срабатывания ТЗ;

6 – блок подачи управляющих воздействий ТЗ на исполнительные механизмы.

1.18.4.1 Блок формирования состояния ввода/вывода единичной ТЗ на выходе генерирует логический сигнал FALSE, если данная ТЗ выведена, или TRUE, если она введена. Алгоритм его функционирования построен следующим образом: если есть условия для вывода ТЗ (сигнал TRUE от блока 2), то на выходе описываемого блока №3 формируется сигнал FALSE (т.е. состояние ТЗ «выведена»); если же условий для вывода ТЗ нет (т.е. сигнал от блока 2 –FALSE), то анализируются условия ввода ТЗ (выход блока 1). Если этот сигнал – TRUE, то формируется состояние ТЗ «введена» т.е. на выходе блока устанавливается сигнал TRUE, если же от блока 1 поступает сигнал FALSE, то в этом случае состояние ввода/вывода ТЗ не изменяется, а в качестве выходного сигнала блока устанавливается его предыдущее (последнее) состояние. 

1.18.4.3 Блок условий ввода единичной ТЗ служит для анализа соответствующих параметров и формирования признака соответствия условиям ее ввода. Этот анализ для каждой конкретной ТЗ выполняется по своему алгоритму и на выходе блока появляется один из логических сигналов:

-FALSE - нет условий для ввода защиты;

-TRUE - условия для ввода защиты имеются.

1.18.4.4 Блок условий вывода единичной ТЗ служит для анализа соответствующих параметров из условий ее вывода и формирования соответствующего признака. Этот анализ также выполняется по своему оригинальному алгоритму для каждой конкретной ТЗ и на выходе блока формирует логический сигнал: -FALSE - нет условий для вывода защиты; -TRUE - условия для вывода защиты имеются.

1.18.4.5 Блок условий срабатывания ТЗ служит для анализа соответствующих параметров, входящих в условия ее срабатывания и формирования признака соответствия указанным условиям. Для каждой конкретной защиты этот анализ выполняется по своему оригинальному алгоритму. На выходе блока формируется логический сигнал: -FALSE - нет условий для срабатывания защиты, -TRUE - условия для срабатывания защиты имеются.

1.18.4.6 Блок формирования состояния срабатывания ТЗ служит для оценки условий ввода/вывода и срабатывания ТЗ. Алгоритм его формирования представлен на рисунке 5. Результатом работы блока является формирование на его выходе логического сигнала: -TRUE - защиты сработала; -FALSE - защита не работает (ожидает).

Рисунок 5 - Алгоритм определения состояния единичной ТЗ.

1.18.4.6.1.Алгоритм работы блока следующий: при наличии сигналов TRUE от блоков 3 и 4 (рисунок 4) запускается таймер с заданным в условиях срабатывания временем ожидания. При этом формируется признак того, что эта защита запущена и значение интервала времени, оставшегося до ее срабатывания. Если в то время, когда таймер работает, происходит изменение любого из сигналов (или обоих сразу) от блоков 3 и 4 с TRUE на FALSE, таймер сбрасывается. Если же никаких изменений не происходит и таймер отрабатывает до конца, то формируется признак срабатывания ТЗ (при этом таймер сбрасывается в исходное состояние), который не будет сброшен до тех пор, пока не произойдет полная отработка по регламенту всех управляющих воздействий из состава группы исполнительных операций, к которой относится данная ТЗ.

1.18.4.7.Блок подачи управляющих воздействий ТЗ служит для непосредственной выработки управляющих сигналов и подачи их на исполнительные механизмы. При этом, анализируется текущее состояние ТЗ и положение программной накладки. При положении накладки «Сигнал», управляющие воздействия на исполнительные механизмы не выдаются, а происходит только срабатывание аварийной сигнализации. При положении накладки «Работа» производится выдача управляющих воздействий на исполнительные механизмы и срабатывание аварийной сигнализации.

 1.18.4.8.Для каждой из ТЗ блоки 1,2,4,6 являются уникальными, а блоки 3 и 5 - типовыми (не зависящими от структуры условий конкретной защиты). Более подробно алгоритм работы единичной ТЗ представлен на рисунке 6.