Национальная платформа промышленной автоматизации

«Мы рассчитываем, что этот проект реализуем за три года, потенциальный рынок — порядка 100 млрд рублей на территории Российской Федерации и около 200 млрд долларов — в мире, и мы тоже на этот рынок претендуем», — сказал в своём программном докладе руководитель проекта Михаил Камаев.

Одной из проблем для успешного развития отрасли является несовместимость решений от разных производителей (процесс интеграции подсистем различных производителей крайне трудоёмок и затратен, пользователь практически привязывается к производителю конкретной системы, что затрудняет её модернизацию и увеличивает стоимость владения). Так что первоочередной задачей разработчики платформы видят в создании отраслевого стандарта промышленной автоматизации различных технологических процессов: в России уже есть положительный опыт создания стандарта МЭК 61850 в области автоматизации электрических подстанций, который обеспечивает высокую степень интеграции систем и их элементов.

• 
• ipc gridex

— облачный компьютерный пул, в котором исполняются «виртуальные контроллеры», представлен промышленными компьютерами IPC Gridex [iv] либо их резервированными парами;

— одноранговая быстродействующая сеть представлена дублированной сетью стандарта МЭК 802.3 с протоколом ModBus UDP/TCP;

— подсистема ввода-вывода представлена модулями УСО (MIRage) типа «интеллектуального клемника"[v] с дублированным интерфейсом Ethernet-100.

— АРМЫ оперативного персонала служат для визуального отображения процесса и управления технологическим оборудованием при помощи мнемосхем. Имеются специализированные видеокадры для визуализации защит, блокировок, сигнализации, трендов. Средствами инженерных АРМов выполняются настройка, диагностика и тестирование, калибровка систем измерения, восстановление и резервное копирование программной части комплекса, формирование отчётов, а также расширение и развитие всего комплекса;

— Серверы хранят и накапливают базу данных состояний объекта, служат для коммуникаций с внешними сетями и web-сервисами. В архитектуре НППА серверы не являются элементами оперативного контура, что обеспечивает независимость управления от компьютеров верхнего уровня (АРМ и др. серверов);

— Вспомогательное оборудование включает в себя источники электропитания в соответствии с 1-й категорией особой группы в классификации ПУЭ, сетевые маршрутизаторы, ЗИП и т. д.

Предлагаемая система обладает рядом преимуществ перед решениями конкурентов (за счёт одноранговости, масштабируемости и распределённой структуры):

— имеет более низкую стоимость приобретения;

— повышает надёжность и отказоустойчивость;

— имеет срок службы 15-20 лет;

— может эксплуатироваться в «жёстких» промышленных условиях;

— предполагает более простое обучение персонала;

— соответствует всем требованиям, предъявляемым к системам управления КВО (устойчивость к любому единичному отказу, «горячая» замена на работающем оборудовании, высокое быстродействие, большое количество (десятки тысяч) каналов ввода-вывода;

— даёт возможность простой интеграции с другими информационными сетями.

Такая структура позволяет осуществлять управление даже самыми сложными распределёнными системами в реальном времени, использовать эффективные алгоритмы управления и регулирования с учётом конструктивных и технологических особенностей оборудования, реализовывать все необходимые для безопасной работы объекта защиты и блокировки, дублировать и резервировать все составляющие системы для обеспечения устойчивости к любому единичному отказу, осуществлять диагностику отдельных компонентов и системы в целом, фиксировать историю функционирования объекта автоматизации для последующей обработки и анализа.

Предполагается, что процесс реализации проекта будет включать в себя решение двух глобальных задач, причём важно, чтобы эти задачи решались параллельно: 1) Создание нормативно-технической документации (НТД) и стандарта на ПТК и 2) Разработка, производство и внедрение универсальной, масштабируемой платформы автоматизации промышленного производства, применимой в любой отрасли, все компоненты которой будут разработаны и произведены в России. В нормативно-технической документации должны описываться стандарты основных архитектурных решений построения ПТК, стандарты интеграции, стандарты программного обеспечения, стандарты безопасности, стандарты описания единой модели объекта автоматизации (описание классов, типов объектов, технологических процессов и правил взаимодействия с системой). В рамках второй задачи необходимы: разработка изделий нового поколения (промышленных компьютеров, микропроцессорных модулей, модулей ввода-вывода, сетевых коммутаторов для промышленной сети Ethernet); разработка перспективной компьютерной платформы для создания встраиваемых промышленных компьютеров с портируемыми промышленными ядрами; развитие системного ПО технологического программирования в стандарте МЭК 61131-3; портирование операционных систем реального времени на базе «открытого» кода; разработка человеко-машинного интерфейса; разработка библиотек для проектных САПР; разработка интегрированной среды проектирования и конфигурирования ПТК для АСУТП; выпуск и опробование опытного образца ПТК; выпуск комплекта документации для подготовки производства; итоговое тестирование ПТК, определение потребительских характеристик; разработка методических материалов для обучения системных интеграторов и других пользователей на основе учебного центра.

В рамках проекта предполагается постепенное снижение зависимости от иностранного программного обеспечения:

— Переход на широко поддерживаемую операционную систему реального времени на базе «открытого» кода;

— Развитие существующего исполнительного ядра для прикладного программирования управляющих программ логических контроллеров на языках стандарта IEC 61131-3 на базе системы ISAGRAF с «открытым» кодом и библиотек на его основе, его интеграция в интегрированную среду программирования;

— Создание полнофункциональной интегрированной среды программирования (ИСП) для ПТК, включающей средства создания человеко-машинного интерфейса (SCADA) и комплексной проектной привязки всех элементов системы на базе разрабатываемого стандарта единой модели объекта автоматизации.

Полное описание проекта «Национальная платформа промышленной автоматизации»

[ii] Программы, исполняемые в облачном компьютерном пуле, взаимодействующие с общей подсистемой ввода/вывода через общую одноранговую быстродействующую сеть, что обеспечивает однородную, распределённую высокоскоростную и стандартную среду передачи данных, объединяя на одном уровне все элементы системы

[iii] ПТК «Торнадо» с успехом применяется на объектах генерации, от автоматизации малых котельных до построения на системообразующих объектах большой энергетики (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС) комплексных полномасштабных АСУТП мощных энергоблоков, газотурбинных установок (ГТУ), котло- и турбоагрегатов. Огромный опыт внедрения комплекса на сложнейших объектах энергетики позволяет применять ПТК в любых других отраслях промышленности. Так, например, имеется положительный опыт решения задач для станкостроения (АСУТП для машин литья под давлением для ОАО «Сиблитмаш», 2013 г). Сегодня в эксплуатации находятся более 150 АСУТП, построенных на базе ПТК, в том числе на таких крупных объектах энергетики, как Новосибирская ТЭЦ-5, Краснодарская ТЭЦ, Красноярская ТЭЦ-3, Южно-Сахалинская ТЭЦ-1, ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 Астана-Энергия (Казахстан), ТЭЦ «Костолац», РиТЭС «Углевик» (Республика Сербская) и др. Для создания АСУТП электрических подстанций и диспетчеризации создан и развивается современный комплекс телемеханики. Он предназначен для построения автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) и интегрированных АСУТП электросетевых объектов (подстанций и электрической части объектов генерации): от небольших силовых распределительных подстанций класса напряжения 35кВ до территориально-распределённой группы взаимосвязанных подстанций магистральных электрических сетей (МЭС) класса напряжения 500 кВ. Одним из таких крупных объектов является поставка комплекса телемеханики и противоаварийной автоматики на 15 подстанций класса 500 и 1150 кВ для объединённой энергосистемы (ОЭС) Республики Казахстан. Выполненные проекты компании «Модульные системы Торнадо»

[iv] IPC Gridex формируют мгновенную базу сигналов объекта, реализуют систему обмена сообщениями с сетевыми переменными между блоками, обеспечивают стабильную работу объекта в соответствии с управляющими программами («виртуальными контроллерами»). В соответствии с проектным решением процессорные блоки могут быть размещены как непосредственно в шкафах УСО, так и в отдельных шкафах. Технические характеристики промышленных безвентиляторных компьютеров IPC Gridex.

[v] Модули УСО MIRage-N осуществляют подключение КИП, ввод и нормирование сигналов от датчиков, формируют сигналы управления на исполнительные механизмы автоматизируемого объекта, полученные по сети от процессорных блоков, где выполняются программы управления технологического объекта. Технические характеристики модулей УСО MIRage-N