06.03.2008
В августе 2006 года на Белгородской ТЭЦ начались работы по строительству газотурбинных установок (ГТУ), проектной мощностью 33 МВт каждый. Строительство ГТУ на базе Белгородской ТЭЦ проводилось в рамках инвестиционной программы ОАО "ТГК-4", на реализацию которой по официальным сообщениям Филиала ОАО "ТГК-4" - Белгородская региональная генерация" было затрачено 1,4 млрд. руб.
Чуть более года понадобилось на реализацию такого крупномасштабного проекта. В октябре 2007 года прошел пробный пуск газотурбинных установок, а в ноябре - газотурбинная станция введена в опытно-промышленную эксплуатацию. Расширение Белгородской ТЭЦ позволило обеспечить энергобезопасность объектов инфраструктуры города Белгорода.
Бесперебойную работу современной электростанции невозможно представить без автоматизированной системы управления производственными процессами, отвечающей самым высоким требованиям безопасности и отказоустойчивости. В соответствии с договором петербургская «Научно-производственная фирма "Ракурс" выполнила разработку конструкторской, эксплуатационной документации и программного обеспечения, изготовление, монтаж, наладку и ввод в эксплуатацию программно-технического комплекса (ПТК) автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) Белгородской ТЭЦ, которая является полномасштабной АСУ ТП тепломеханической и электротехнической частей станции.
ПТК АСУТП Белгородской ТЭЦ построен на базе программно-технического измерительного комплекса (ПТК) "Апогей", который разработан и производится НПФ "Ракурс" в соответствии с ТУ4252-003-27462912-04.
Объекты автоматизации и их основные особенности.
Объектами автоматизации ПТК являются две газотурбинных установки (ГТУ), два газодожимных компрессора (ГДК) и пункт подготовки газа (ППГ), которые управляются локальными САУ, а также два котла-утилизатора (КУВ), электротехническое оборудование, два трансформатора связи энергоблоков и старое оборудование существующей части ТЭЦ.
Работа всех объектов автоматизации связана общим технологическим процессом выработки электрической и тепловой энергии. Одной из основных особенностей и главной задачей, которую должны были решить специалисты НПФ "Ракурс", стал вопрос создания ЕДИНОЙ автоматизированной системы управления для обеспечения эффективного согласованного управления оборудованием и агрегатами Белгородской ТЭЦ.
Объекты автоматизации ПТК расположены рассредоточено на территории ТЭЦ. Это явилось предпосылкой формулирования задачи по снижению протяженности кабельных трасс от объектов до шкафов ввода-вывода ПТК для сокращения затрат на реализацию АСУТП Белгородской ТЭЦ.
Часть объектов оборудована локальными САУ, которые представляют собой автономные системы управления. Локальные системы реализованы на разных средствах автоматизации. Поэтому следующая задача, которая была сформулирована, - это интеграция в ПТК локальных САУ по совместимым с их аппаратными и программными средствами цифровым протоколам (Profibus-DP, Modbus-RTU, OPC).
Внедрение ПТК АСУТП Белгородской ТЭЦ позволило успешно решить все задачи, связанные с особенностями объектов автоматизации, путем организации единого интерфейса оператора, применения удаленного ввода-вывода сигналов и обеспечения связи с САУ по различным стандартным цифровым протоколам.
СТРУКТУРА ПТК БЕЛГОРОДСКОЙ ТЭЦ
ПТК Белгородской ТЭЦ разработана на базе системы PCS7 фирмы "Сименс" с применением дублированных контроллеров S7-417H. ПТК представляет собой двухуровневую распределенную систему управления, состоящую из нижнего и верхнего уровней. Структура ПТК БТЭЦ представлена на рис.1.
Рис.1 Схема АСУТП БТЭЦ
Нижний уровень ПТК состоит из четырех подсистем: подсистем двух энергоблоков, подсистемы управления оборудованием существующей части ТЭЦ и подсистемы управления общестанционным тепломеханическим и электротехническим оборудованием.
Подсистемы нижнего уровня включают в свой состав дублированный контроллер (ПЛК), который представляет собой два специальных контроллера, работающих в паре. Контроллеры соединены между собой дублированной оптоволоконной линией связи, по которой осуществляется синхронизация контроллеров между собой. Один из контроллеров всегда работает в режиме "основной", второй – в режиме "резервный". В случае сбоя в работе основного контроллера, резервный перехватывает на себя управление.
В результате в ПТК было реализовано стандартное и отработанное для контроллеров фирмы Siemens решение, обеспечивающее повышенную отказоустойчивость системы: при возникновении неисправности или выходе из строя одного из компонентов системы управления исправно работающие резервные компоненты берут на себя продолжение выполнения задачи управления. Применение в ПТК дублированных контроллеров позволило реализовать подсистему технологических защит и защитных блокировок в соответствии с предъявляемыми к таким подсистемам требованиями "живучести" системы.
Другим немаловажным элементом отказоустойчивой системы является кабель сети Profibus-DP. В ПТК Белгородской ТЭЦ используется оптоволоконный кабель. Необходимость такого решения была обусловлена тем, что в данном проекте требовалось обеспечить, во-первых, помехозащищенность сети Profibus-DP в условиях прокладки части линий связи вне зданий корпусов ТЭЦ, во-вторых, максимальную пропускную способность сети Profibus-DP (до 12 Мб/сек). Протяженность линий связи сетей Profibus-DP составляет более 2,5 км, больше половины кабельных трасс проходит по улице. Объем сигналов ввода-вывода удаленных контроллерных станций составляет 3327 сигналов, из них 600 сигналов – аналоговые.
Верхний уровень ПТК БТЭЦ включает в свой состав:
Основным устройством, подключенным к системной шине, является дублированный сервер ввода-вывода, который состоит из двух физически независимых серверов. В единый момент времени один из них является основным, а другой резервным. При выходе по каким-либо причинам основного сервера из информационного обмена происходит активация режима "горячей подмены", то есть резервный сервер принимает на себя функции основного. При восстановлении работоспособности основного сервера в автоматическом режиме происходит актуализация архивных данных. Реализацию этой функции обеспечивает программный модуль Siemens пакета PCS7 S7-REDCONNECT/2005, используя для этого системную шину и нуль-модемный кабель, подключенный к COM-портам серверов. Сервер ввода-вывода проводит опрос всех ПЛК по системной шине и предоставляет полученные данные оборудованию верхнего уровня по терминальной шине.
Терминальная шина выполнена в виде двух сегментов, к которым подключены компьютеры АРМов, серверы ввода-вывода, станции архивирования, связи и инженерная станция. Для подключения к двум сегментам в компьютерах предусмотрены два сетевых порта Ethernet, работающих под одним IP-адресом с помощью сетевого моста. В случае выхода из строя одного из сегментов связь обеспечит исправный сегмент без перебоя в работе ПТК.
Станция архивирования предназначена для хранения значений аналоговых параметров и событийной истории, получаемой от сервера ввода-вывода. Внутрисистемные данные сервер получает с ПЛК через системную шину, а данные по ОРС-протоколу – со станции связи по терминальной шине. Полученная информация упорядочивается и сохраняется на сервере ввода-вывода. С заданной периодичностью эти данные передаются на станцию архивирования для долговременного хранения. При необходимости отображения на АРМе архивной информации запрос передается на станцию архивирования.
Архивирование событий и аналоговой истории осуществляется на станции архивирования под управлением Microsoft SQL Server, входящего в состав пакета PCS7. Время хранения архивных данных на станции архивирования составляет несколько месяцев.
Станция связи предназначена для соединения с внешними информационными системами и обеспечивает передачу данных в систему телемеханики для дальнейшей передачи в РДУ; прием данных с серверов релейной защиты и автоматики, с сервера САУ паровых котлов существующей части ТЭЦ и с узла учета сетевой воды.
Система единого времени реализована с помощью устройства синхронизации времени Siemens Siclock TM с антенной-приемником GPS. Siclock принимает сигнал точного времени со спутника GPS и синхронизирует свои часы. Далее по интерфейсу Ethernet через системную шину Siclock выдает сигналы точного времени. Контроллеры и серверы ввода-вывода принимают сигнал точного времени по системной шины от Siclock и синхронизируют свое время. Точность синхронизации времени внутри ПТК – 1 мс.
Серверы ввода-вывода настроены как серверы NTP для терминальной шины. От серверов синхронизируются компьютеры, подключенные к терминальной шине.
Для синхронизации внешних локальных САУ используются дискретные выходные сигналы 24 В с выходных модулей ПЛК; для развязки используются полупроводниковые реле. Для синхронизации внешних серверов станция связи выполняет функцию NTP-сервера.
ФУНКЦИИ ПТК
ПТК БТЭЦ выполняет следующие функции:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Внедрение ПТК АСУТП Белгородской ТЭЦ в целом позволило вести единый архив параметров и событийной истории технологических процессов Белгородской ТЭЦ, провести интеграцию локальных САУ технологических объектов ТЭЦ в единый комплекс, реализовать единый интерфейс оператора с точки зрения управления различными технологическими объектами ТЭЦ, подключенными к ПТК, реализовать синхронизацию времени всех подсистем и локальных САУ. Таким образом, специалистами НПФ "Ракурс" были учтены все особенности автоматизируемого объекта и требования Заказчика, все задачи были решены в срок и с высоким качеством исполнения.
Успешной реализации проектов автоматизации как для относительно небольших станций, так и для крупных энергетических комплексов способствует огромный опыт создания АСУ ТП нашей компании, накопленный за 16 лет работы на рынке промышленной автоматизации. Мы осуществляем полный инжиниринговый цикл по созданию АСУ ТП, а именно: проектирование, разработку, программного обеспечения, изготовление комплектного оборудования, его монтаж и наладку, обучение персонала, послепродажное обслуживание систем. Все перечисленные процессы сертифицированы в соответствии с международным стандартом ISO 9001:2000. НПФ «Ракурс» стала первой российской компанией, работающей в области промышленной автоматизации, которая получила премию Правительства России в области качества.
Заместитель начальника отдела проектирования ООО "НПФ "Ракурс",
ГИП проекта АСУТП Белгородской ТЭЦ
Ахмедов Натик Шахрияр оглы
