Министерство Российской Федерации по атомной энергии

Вид материала

Содержание

Необходимое действие
Необходимые действия при создании нового проекта
Среда выполнения
Системная интеграция программно-технических комплексов на базе программно-технических средств тптс51
Входные дискретные сигналы
Входные аналоговые сигналы
Выходные команды
Связь с информационно-управляющей системой
Создание программно-технических комплексов (ПТК)
Тестирование ПТК

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6

Необходимые действия системного администратора

Необходимое действие	Среда выполнения
Определение переменных среды системы UNIX для инсталляции INGRES, GET-TM, HET	Средства системного администратора UNIX
Инсталляция системы INGRES	Командная оболочка UNIX
Инсталляция систем GET-TM, HET и стандартных проектов GET-TM, HET	Командная оболочка UNIX
Настройка файла конфигурации систем GET-TM, HEТ	Командная оболочка UNIX
Ввод лицензии на использование GET-TM, HET	Командная оболочка UNIX
Настройка принтера для печати проектной документации	Командная оболочка UNIX
Инсталляция PC, подключение к системе GET-TM и модулям ТПТС51	Командная оболочка UNIX

Инициализацию нового проекта и его пользователей через специальные процедуры GET-TM и HET проводят системный администратор и администратор проекта. Перечень действий, необходимых для создания нового проекта, приведен в табл. 2.

Таблица 2

Необходимые действия при создании нового проекта

Кем выполняется	Необходимое действие	Среда выполнения
Cистемный администратор UNIX	Задание имени и пароля администратора проекта для входа в систему UNIX	Средства системного администратора UNIX (SAM)
Cистемный администратор UNIX	Задание имен и паролей проектировщиков для входа в систему UNIX	SAM
Администратор проекта	Создание атрибутов проекта (установка AWE, EA, настройка форм функциональных планов, указание системы идентификации и т.д.)	Процедуры GET-TM, HET
Кем выполняется	Необходимое действие	Среда выполнения
Администратор проекта	Установление прав и паролей проектировщиков	Процедуры GET-TM, HET
Системный администратор UNIX	Регистрация проекта в СУБД INGRES	Утилиты СУБД INGRES
Администратор проекта	Проверка правильности функционирования СУБД INGRES в среде GET-TM, HET	Процедуры GET-TM, HET
Администратор проекта	Задание HET - проекта, связанного с данным GET проектом	Процедуры GET-TM, HET

До начала проектирования необходимо разделить проект АСУ ТП в соответствии с технологическими или функциональными критериями на относительно самостоятельные функциональные зоны (AWE). Каждую такую зону должна обслуживать, как правило, одна приборная стойка (ПС) (допускается добавлять стойку расширения). Для шинной системы CS 275 - это один абонент сети.

После этого следует задать для каждой функциональной зоны проектный номер приборной стойки ТПТС51 (EA), как абонента шины CS275.

Номер абонента - трехзначное число, где первая цифра (0-7) является номером сегмента шины CS275 (допускается до 8 сегментов), вторая и третья цифры шины (01-99) образуют номер абонента на данном сегменте (допускается до 99 абонентов).

После выполнения системным администратором и администратором проекта указанных выше действий начинается процесс проектирования, который следует выполнять в следующей последовательности:

1. В системе HET для каждой ПС заполняется база данных по аппаратным средствам.

В ходе этой операции пользователь заполняет требуемыми данными поля таблиц, специальной формы ( функциональных масок), отображаемых на экране монитора. В них вводится вся необходимая для проектирования информация.

Например, для схем измерения и контроля параметров технологического процесса вводятся:

тип датчика, фирма-изготовитель, заводской номер, стандартный вид изображения измерительной цепи, тип контактов;
характеристики выдаваемого датчиком электрического сигнала (аналоговый или дискретный, ток или напряжение, диапазон выходного сигнала);
единица измерения контролируемого параметра и допустимый диапазон его изменения;
уставки (все пороговые значения, с которыми необходимо сравнивать контролируемый параметр);
тип модуля, который принимает сигнал от датчика, его местоположение в ПС, сведения о структуре (резервированная или нет), номер канала модуля, по которому принимается сигнал от датчика.

2. Данные из HET транслируются в GET-TM. После этого в GET-TM автоматически создаются заготовки функциональных диаграмм измерения и управления, т. е. стандартные бланки диаграмм со штампами, в которых помимо обязательных проектных атрибутов уже введены индексы модулей, указания об их местоположении в приборной стойке, и с фрагментами графики в рабочих областях, которые относятся к функциям измерения и предварительной обработки измеряемых параметров, а также к функциям управления и регулирования.

3. В результате выполнения п.п.1 и 2 создается общая база данных для проектирования схем соединений аппаратных средств (с помощью системы HET) и программ работы модулей (с помощью системы GET-TM). Далее эти работы могут выполняться независимо друг от друга.

4. Работая с системой HET, пользователь создает схемы соединений, выбирая из базы данных стандартные схемные компоненты такие, как схемы присоединения различных датчиков, исполнительных механизмов, пультов и панелей управления, и подключает их по очереди к тому или иному модулю.

Само подключение выполняется автоматически при задании номера ряда коммутационной панели приборной стойки, к которому будет подключено то или иное устройство.

Можно создавать схемы как с непосредственным подключением периферийных устройств к коммутационной панели приборной стойки, так и транзитные схемы соединений через кроссовые шкафы и соединительные коробки.

Система HET обеспечивает подготовку и выдачу документации, по которой можно изготовить приборную стойку для заданной функциональной зоны проекта, и в которой будут зафиксированы все аппаратные связи приборной стойки ТПТС51 с другими устройствами АСУ ТП объекта.

В состав этой документации входят:

спецификация оборудования;
схема компоновки приборной стойки;
схема установки перемычек в приборной стойке;
схемы расстановки перемычек в модулях, определяющие для каждого модуля специфику его работы в данном проекте (прием сигналов того или иного вида, резервированность);
помодульные схемы соединения приборной стойки с периферийными устройствами, кроссовыми шкафами и соединительными коробками;
схемы соединения по каждому элементу, охватываемому данным проектом;
набор стандартных схем питания и других внутришкафных устройств;
схемы шинных связей;
перечни аппаратных средств, упорядоченные по разным критериям.

5. Работая с системой GET-TM, пользователь выполняет следующие действия:

задает типы модулей, которые будут применяться для реализации заданных алгоритмов для данной функциональной зоны, используя при этом информацию о типах модулей, имеющих аппаратный интерфейс с устройствами АСУ ТП, и введенных в базу данных через систему HET.
реализует в графическом редакторе заданные алгоритмы работы модулей ТПТС51 в виде набора функциональных диаграмм измерения, управления, регулирования, группового и подгруппового управления, и формирует из созданных структур программы работы модулей:
заполняет текстовые атрибуты диаграмм, т. е. (тип модуля, местоположение в системе автоматизации), если они еще не заполнены через HET;
размещает в рабочей зоне диаграммы необходимые стандартные графические элементы (функциональные блоки), выбираемые из меню, которое предоставляет их в зависимости от типа функциональной диаграммы;
осуществляет соединение между функциональными блоками, подключение к внешним входам и выходам в соответствии с установленными правилами;
задает, в каких циклах (быстрый, медленный) какие функциональные блоки будут выполняться в программе работы модуля;
описывает входные и выходные сигналы модуля ТПТС51, при этом для сигналов, передаваемых в систему верхнего уровня и принимаемых от нее, вводятся определенные признаки, по которым они идентифицируются средствами проектирования верхнего уровня (ES 680, GET- OM);
проверяет правильность графики диаграммы (наличие всех соединительных линий, описание всех сигналов и т.д.) средствами GET-TM;
запускает процедуру генерации кодов, которая выполняется только в том случае, если функциональные диаграммы спроектированы без ошибок. При наличии ошибок система выдает их полный перечень, что позволяет пользователю легко и быстро устранить их.

После генерации кодов их можно загрузить в модули ТПТС51 и промоделировать выполнение заданных алгоритмов без подключения внешних устройств с выпуском протоколов моделирования. При этом загруженные проектные программы работы модулей остаются неизменными.

При вводе в эксплуатацию можно воспользоваться функцией частичной генерации кода, которая позволяет изменять отдельные параметры алгоритма работы модуля после загрузки в него спроектированной программы. Эта процедура не приводит к полному циклу трансляции и загрузки всей программы, но автоматически выполняет изменение в функциональных диаграммах алгоритма работы модуля.

Библиотеки системы GET-TM содержат более 100 функциональных блоков, как простых, типа И, ИЛИ, НЕ, так и сложных, например, блоков управления исполнительными механизмами, блоков сложной логической обработки аналоговых и дискретных сигналов, блоков фильтрации, блоков измерения параметров с выполнением расчетов и коррекции и т. п. Поэтому при работе в графическом редакторе, как правило, используются готовые функциональные блоки, которые хранятся в библиотеках стандартного проекта, доступных всем пользователям.

Однако в GET-TM имеется возможность создания новых функциональных блоков с введением их в библиотеку и возможность создания каждым пользователем своих типовых решений из имеющихся функциональных блоков с сохранением их в своей пользовательской библиотеке. В последнем случае типовые решения из одного проекта можно переносить в другой проект.

Персонал, участвующий в разработке проекта, можно по функциям разделить следующим образом:

системный администратор;
администратор проекта;
разработчики проекта.

В задачи системного администратора входит инсталляция, ввод в эксплуатацию и сопровождение комплекса инструментальных средств автоматизированного проектирования, обеспечение бесперебойной работы всех программно-аппаратных средств, необходимых для работы над проектом.

Администратор проекта возглавляет работу над отдельным проектом, обеспечивая в итоге выпуск с помощью средств автоматизированного проектирования комплекта документации на проект.

Разработчики проекта выполняют круг задач, определенный администратором проекта каждому разработчику. При этом разработчики GET-части проекта имеют возможность:

создавать, просматривать, редактировать и распечатывать функциональные диаграммы;
генерировать, просматривать и распечатывать коды программ работы модулей на языке STEP транслятора STRUK;
загружать программы в модули ТПТС51;
сравнивать спроектированные и загруженные в модули коды.

Разработчики HET-части проекта проектируют всю аппаратную часть проекта.

В зависимости от статуса каждая категория персонала имеет разную степень доступа к проектным данным. До начала работы над проектом сведения о персонале и о его доступе администраторы проектов передают системному администратору, который обеспечивает техническую реализацию различных прав персонала через систему паролей и имен пользователей средствами системы UNIX.

Системы GET-ТМ, HET позволяют работать как в одномашинном варианте, так и в сетевом варианте, когда несколько разработчиков работают над одним проектом на разных рабочих станциях. Сетевая конфигурация обеспечивается и поддерживается системным администратором на этапе инсталляции программно-технических средств, задания нового проекта и определения персонала, работающего над его выполнением.

УДК 681. 326

СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА БАЗЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ТПТС51

А.В.Белов, В.Л.Кишкин, к.т.н., Н.В.Кочетков, С.И.Купцов, А.Д.Нариц, к.т.н., В.А.Петухов.

В статье рассмотрены вопросы, касающиеся процесса создания программно-технических комплексов из компонентов программно-технических средств ТПТС51. Даны предложения по связи комплекса с измерительной аппаратурой, исполнительными механизмами и информационно-управляющей системой.

Комплекс программно-технических средств ТПТС51 предназначен для решения задач, возлагаемых на низовую автоматику. Смежными компонентами для ТПТС51 являются сети питания 220 В, датчики, кабели, ключи, коммутационная аппаратура для включения исполнительных механизмов, табло, а также объединенные локальными сетями рабочие станции, предназначенные для решения информационных, расчетных или иных задач. Превращение комплекса ТПТС51 в составную часть системы автоматизации атомной станции связано с решением вопросов стыковки программно-технических средств с этими компонентами.

Рассмотрим обозначенные вопросы и дадим характеристику их сегодняшнего состояния.

Питание

Питание аппаратуры ТПТС51 осуществляется от источника постоянного тока с напряжением 21-30 В. Потребляемая мощность составляет от 200 до 300 Вт в расчете на одну приборную стойку (ПС). Для питания от сети переменного или постоянного тока с напряжением 220 В разрабатывается специальная стойка питания, обеспечивающая требуемое для ТПТС51 качество электропитания. Количество источников, устанавливаемых в стойку питания, определяется проектом, но не должно превышать 12, максимальная выходная мощность одного источника составляет 500 Вт. Источники питания, допускающие параллельную работу без ограничения количества параллельно подключенных источников, имеют ряд защит: от превышения выходного напряжения, от превышения максимального выходного тока, перегрева. Источники питания автоматически восстанавливают свою работоспособность после исчезновения фактора, вызвавшего срабатывание защиты. Они имеют аппаратные средства, позволяющие осуществлять автоматическую диагностику при работе под нагрузкой. Стойка питания работоспособна при подключении ее к сетям 220 В с качеством электропитания, удовлетворяющим требованиям российских стандартов.

Входные дискретные сигналы

Аппаратура ТПТС51 обеспечивает прием гальванически развязанного с землей дискретного сигнала типа ²сухой контакт², при этом значение протекающего в цепи тока составляет 0,7 - 3,5мА при напряжении 24 - 48В.

В соответствии с документом «Арматура для оборудования и трубопроводов АЭС. Общие технические требования» (ОТТ87) в исполнительных механизмах должны применяться контакты, допускающие коммутацию токов от 5мА до 2А. Для согласования указанных параметров в составе ТПТС51 предусматривается модуль, обеспечивающий дополнительную нагрузку контакта. Модуль устанавливается в ПС ТПТС51 и питается от штатного источника 24В.

В настоящее время применяются коммутирующие устройства (ключи, кнопки), гарантирующие надежное контактирование при протекании в цепи тока, превышающего 50мА. В новых разработках целесообразно заменить эти коммутирующие устройства, поскольку их применение вызывает большое дополнительное тепловыделение в аппаратуре и приводит к существенному увеличению энергопотребления ПС (возможно, к необходимости установки вентиляторов).

В исполнительных механизмах, установленных на действующих энергоблоках, применяются датчики дискретных сигналов, выдающие сигнал 220В переменного тока. Для обеспечения совместимости с аппаратурой ТПТС51 в этих случаях будут применяться промежуточные реле фирмы ²PHOENIX CONTAKT² с катушкой на 220В, установленные в специальных стойках.

Входные аналоговые сигналы

Аппаратура ТПТС51 обеспечивает прием аналоговых сигналов тока в диапазоне 0 -20мА, 4 - 20мА и напряжения в диапазоне 0 -10В, 2 - 10В. Кроме этого, в состав комплекта входит специальный модуль, предназначенный для приема сигналов низкого уровня от термопар и термометров сопротивления (ТПТС51.1731). На действующих энергоблоках также применяются датчики с выходным аналоговым сигналом 0 - 5мА, который может быть принят модулем ТПТС51.1722, однако точность преобразования сигнала составит около 1%. В том случае, если такой точности окажется не достаточно, будет использоваться дополнительный модуль, обеспечивающий повышение точности приема сигнала.

Выходные команды

Модули ТПТС51 формируют выходные команды напряжением 24В при токе до 120мА. Совместимость с существующими устройствами защиты и распределения питания РТЗО обеспечивается применением промежуточных реле, имеющих ток срабатывания 50 - 60мА (24В), контакты которых рассчитаны на коммутацию индуктивной нагрузки с током до 1А (220В переменного тока). Такие реле производятся фирмами ²PHOENIX CONTAKT², АО ²Сименс» и устанавливаются на стандартные рейки в стойке промежуточных реле.

Для управления регулирующей арматурой через тиристорные коммутаторы (например, типа ПБР) необходимо формировать команды отрицательной полярности напряжением 24В с током до 50мА. Модули ТПТС51.1411, ТПТС51.1412 выдают управляющий сигнал положительной полярности. Для инвертирования управляющего сигнала используются оптореле фирмы ²PHOENIX CONTAKT², которые монтируются аналогичным образом. В настоящее время завершается разработка модификации модуля ТПТС51.1411, позволяющего формировать сигнал требуемой полярности.

Кабели

Приборная стойка ТПТС51 имеет контактную систему для подключения кабелей процесса, рассчитанную на применение кабелей с сечением жилы до 0,7мм². Для подключения кабелей с большим сечением жилы используются промежуточные клеммники.

Связь с информационно-управляющей системой

Сетевая карта локальной сети устанавливается в персональные компьютеры, работающие под управлением операционных систем MS DOS, Windows NT, UNIX. В частности, в интересах создания контрольной аппаратуры проведены работы по сопряжению ТПТС51 со SCADA-системами, работающими в указанных операционных системах (например, BRIDGE-VIEW). Особо необходимо отметить интенсивные работы по обеспечению сопряжения ТПТС51 с российской системой «Оператор», разработанной институтом проблем управления РАН.

С применением в качестве информационно-управляющей системы ОМ 650 обеспечивается возможность обмена данными с другими системами по сети SINEC H1.

Создание программно-технических комплексов (ПТК)

Процесс создания ПТК начинается с анализа состава управляемого оборудования и режимов его работы, подготовки исходных данных по объему контроля и управления. Далее осуществляется декомпозиция системы, разбиение алгоритмов управления на шаги, определение условий начала шага и условий перехода на следующий шаг. Требуемые алгоритмы управления реализуются с помощью стандартных отработанных функций в инструментальной системе GET.

Четкая ориентация функциональных модулей ТПТС51 на решение определенных задач контроля и управления позволяет уже на начальном этапе проекта достаточно точно определить состав ПТК. Так, модуль ТПТС51.1717 может использоваться для индивидуального управления тремя запорными задвижками или пятью магнитными клапанами, либо другим определенным сочетанием исполнительных механизмов.

Модуль ТПТС51.1722 может принять и обработать до 14 аналоговых сигналов. Модуль ТПТС 51.1731 может принять сигналы от четырех термопреобразователей, а с применением двух модулей расширения ТПТС51.1703 - до 28 сигналов термопар и термометров сопротивлений. В модулях могут использоваться достаточно сложные заготовки алгоритмов, такие как заготовка программы шагового управления, либо простые, такие как извлечение квадратного корня. Обилие таких заготовок позволяет свести алгоритмы практически любой сложности к последовательному использованию базовых функций. Например, для обработки аналогового параметра могут использоваться базовые функции: проверка на достоверность по величине или скорости изменения, выбор максимального, минимального или среднего из нескольких измерений, замещение недостоверного значения и т.д.

Работы по созданию ПТК выполняются с помощью инструментального комплекса GET/HET. Инструмент осуществляет автоматическую проверку функциональных планов на согласованность и позволяет конфигурировать модули только при отсутствии ошибок. Документация, выпускаемая с помощью инструментального комплекса, содержит описание алгоритмов работы каждого модуля.

Кроме того, выпускается комплект документов для изготовления ПТК и программы для станков, используемых в процессе изготовления и контроля ПС. Документация на изготовление включает спецификацию на ПС, схемы внутренней разводки, схемы подключения питания и т.д.

Инструментальная система GET передается в эксплуатацию для выполнения задач сопровождения и развития системы.

Тестирование ПТК

ПТК и все его компоненты проходят строгую систему контроля в процессе изготовления и выпуска. Эта система охватывает входной контроль элементов, контроль модулей в процессе изготовления, проверку при повышенной температуре, контроль монтажа ПС и т.д. Тестирование ПТК является заключительным этапом заводских испытаний. Оно выполняется на полностью собранном и сконфигурированном комплексе. Процесс тестирования заключается в последовательной проверке алгоритмов работы системы. Программу и методику испытаний составляет разработчик ПТК. Как правило, тестирование системы проводится в присутствии заказчика.

Проверка системы включает визуальный контроль ПС на соответствие спецификации, проверку правильности установки перемычек и т.д. Далее выполняется статическое тестирование, т.е. проверяется правильность реакции системы на поданные входные сигналы и команды. Для этой цели могут использоваться имитаторы и регистраторы аналоговых и дискретных сигналов, имитаторы исполнительных механизмов. В тех случаях, когда это важно, определяются динамические характеристики, т.е. интервалы времени от момента начала воздействия до появления реакции системы на это воздействие. Для этой цели используется специальная осциллографическая аппаратура или система виртуальных инструментов (например, LAB VIEW). Достоинством последней является возможность совместной обработки большого количества параметров и автоматизированный выпуск протоколов испытаний.

Наконец, в особых случаях может выполняться проверка системы на моделях, имитирующих объект управления. Это сложная и дорогостоящая проверка, она требует создания математической модели, работающей в реальном времени, и сборки соответствующего инструментального комплекса. Такая проверка выполняется для ответственных регуляторов, в отношении которых необходимо доказать, что как выбранный закон регулирования, так и динамические характеристики системы позволяют удержать регулируемый параметр в требуемом диапазоне во всех режимах работы установки. Инструментальный комплекс представляет собой одну или несколько мощных ЭВМ, связанных с модулями ввода-вывода. В таком комплексе целесообразно использовать пакет BRIDGE-VIEW для построения моделей реального времени, системы отображения и протоколирования результатов испытаний.

Любой рассмотренный вариант тестирования позволяет практически полностью выявить погрешность в аппаратном и алгоритмическом обеспечениях системы. Выбор варианта тестирования определяется особенностями конкретной системы, такими как, например, повышенные требования к динамическим характеристикам или недостаточная обоснованность выбранного закона регулирования.

Blog

Министерство Российской Федерации по атомной энергии

Содержание