ПТК Квинт — российский программно-технический комплекс (ПТК), предназначенный для управления непрерывными технологическими процессами на предприятиях тепловой и атомной энергетики.
Комплекс позволяет создавать полномасштабные информационно-управляющие системы управления технологическими процессами котельного оборудования, осуществлять регулирование частоты и мощности турбин электрогенераторов малой (до 80 МВт), средней (до 300 МВт) и большой мощности (до 1200 МВт), реализовывать защиты технологического оборудования, отображать и архивировать информацию о технологическом процессе в реальном масштабе времени, принимать от центрального диспетчерского управления (ЦДУ) управляющие воздействия в соответствии с потребностями Единой энергосистемы России.
Информационный масштаб комплекса практически не ограничен вследствие применения масштабируемой архитектуры системы управления. Средний информационный размер автоматизируемых систем (один типовой блок ТЭЦ) насчитывает тысячи дискретных и аналоговых датчиков, сотни исполнительных механизмов и сотни элементов защит.
Живучесть комплекса обеспечена возможностью аппаратного и проектного резервирования программируемых логических контроллеров (ПЛК), устройств связи с объектом (УСО), операторских станций верхнего уровня.
Связь с верхним уровнем ПТК (операторские станции, САПР, архивные станции и т. п.), а также со сторонними SCADA-системами осуществляется по протоколу OPC UA. Для взаимодействия со сторонними УСО и АСУТП могут использоваться информационные каналы ввода-вывода по шинам Profibus DP, Modbus.
Структура и состав ПТК ПТК Квинт используется для построения АСУ ТП нескольких разновидностей: АСУ ТП малого масштаба (вспомогательные службы, углеподача, и т. п.) АСУ ТП среднего масштаба (энергетический котел, энергоблок, турбина и т. п.) Крупная АСУ ТП в масштабах всего предприятия (электростанция)
Верхний уровень Средства САПР Объектно-ориентированный редактор состава объекта автоматизации. Позволяет описать объект автоматизации в виде набора типизированных объектов (задвижка, двигатель, датчик и т. п.). Позволяет создавать пользовательские типы объектов (например, горелка, котел, турбина и т. п.). Среда проектирования и отладки технологических, расчетных и моделирующих программ. Позволяет создавать, загружать и отлаживать различные технологические программы на двух языках программирования, семейства IEC 61131-3 — FBD, ST. Среда разработки и отладки операторских интерфейсов. Позволяет создавать анимированные мнемокадры участков автоматизируемого технологического процесса, на основании составленного набора объектов. Обладает встроенным объектно-ориентированным паскалеподобным языком программирования для решения нетипичных задач анимации. Виртуальный ПЛК. Позволяет отлаживать технологические программы и операторский интерфейс без привлечения реальных контроллеров и расчетных серверов. Станции реального времени Операторская станция (HMI). Отображает оперативную информацию для операторов энергоблока на экранах мониторов или видеостене. Позволяет осуществлять оперативное ручное управление процессом. Поддерживает многократное резервирование в силу того, что любая операторская станция может работать с любым заранее подготовленным мнемокадром. Станция единого времени. Фирменный или покупной сервер точного времени промышленного изготовления, работающий по протоколу NTP. Позволяет синхронизировать время между отдельными оперативными серверами на верхнем и нижнем уровнях системы управления. Резервирование достигается за счет того, что все оперативные сервера могут получать точное время от нескольких NTP-серверов. Станция архивирования сигналов, ошибок, событий и действий персонала. Предназначена для архивирования всех сигналов, ошибок и событий, приходящих от других станций реального времени и контроллеров. Позволяет архивировать более 100 000 значений в секунду. Резервирование достигается за счет использования двух параллельно работающих архивных серверов. При выходе из строя одного из серверов все клиентские соединения автоматически переключаются на другой сервер. Расчетная станция. Позволяет выполнять расчеты для внутренних нужд предприятия, например, расчет технико-экономических показателей (ТЭП). Если расчетная станция выполнена в виде промышленного компьютера, она может штатно резервироваться — один из серверов в рабочем режиме, другой — в горячем резерве. Переключение серверов происходит безударно. Станция анализа архивной информации. Позволяет анализировать архивную информацию, накопленную за все время существования системы в составе конкретного объекта автоматизации. Вспомогательные средства Администрирование базы данных проекта. Служебное приложение, позволяющее описать пользователей системы, права их доступа, аппаратный состав АСУ ТП и т. п. Сервер базы данных. Обеспечивает многопользовательскую работу с базой данных проекта, позволяет создавать проект автоматизации нескольким проектантам одновременно. Станция экомониторинга. Предназначена для передачи информации о составе и количестве выбросов загрязняющих веществ на сервер сбора данных Единого информационно-вычислительного центра (ЕИВЦ).
Нижний уровень Программируемые логические контроллеры — Ремиконты. Предназначены для непосредственного управления технологическим процессом. Поддерживают резервирование методом дублирования. Дублирование является «прозрачным» для разработчиков технологических программ (проектантов), и не требует специальных мер для своего обслуживание. Все функции, необходимые для дублирования и безударного переключения, берет на себя программное ядро контроллера. Станция единого времени. Фирменная реализация сервера NTP, в промышленном исполнении. Позволяет принимать сигналы точного времени от GPS и ГЛОНАСС. Шлюзы для связи с контроллерами старого поколения. Предназначены для связи с контроллерами Квинта старых поколений (200 и 300 серий). Оставлены в системе для возможности интеграции со старыми проектами автоматизации. Дублирование выполняется методом кластеризации шлюзов.
Коммуникационный уровень Сетевой обмен между двумя уровнями ПТК, а также в пределах одного уровня. Физический уровень сети — Fast Ethernet или Гигабитный Ethernet. Протокол обмена — TCP/IP. Формат обмена — OPC UA. Дублирование физического уровня осуществляется одновременным использованием двух структурно одинаковых сетей, логически объединённых между собой при помощи LACP. Информационный обмен с датчиками и исполнительными механизмами по полевым шинам. Физический уровень сети — RS-485 на скорости до 10 Мбит/с. Протоколы обмена: Modbus, Profibus DP, фирменный. Дублирование осуществляется за счет аппаратного резервирования сетей и коммуникационного оборудования (станций ввода-вывода). Телемеханика для связи с ЦДУ ГОСТ Р МЭК 60870-5-101—2006.
Квинт 7. Современная разработка
В конце 2009 началась разработка седьмой версии ПТК Квинт, в которой полностью переработана аппаратная и программная составляющие ПЛК, а также в большой степени изменен САПР. Такое решение позволило получить универсальный контроллер общего назначения, способный: поддерживать стандартные языки программирования (стандарт IEC 61131-3), управлять технологическим процессом с минимальным временем реакции системы < 5 мс, поддерживать многопоточное выполнение технологических программ, что позволяет совмещать задачи защит (требуют высокой скорости реакции — до 10 мс) и управления (время реакции до 100 мс), решать расчетные задачи (как экономические сводки, так и оперативные расчеты, использующиеся в управлении технологическим процессом), решать задачи моделирования автоматизируемых технологических процессов в реальном и виртуальном времени, обеспечивать простую интеграцию с другими системами, за счет использования общераспространённых (де-факто) промышленных стандартов обмена — (Profibus DP, Modbus), работать в составе сторонних SCADA-систем, за счет использования для связи с верхним уровнем стандартного протокола обмена OPC UA и поддержки расширения стандарта OPC UA Information Model for IEC 61131-3, обеспечивать простоту интеграции УСО сторонних производителей, обеспечивать прямую связь со станциями верхнего уровня через Fast Ethernet по протоколу TCP/IP с использованием LACP и формата OPC UA, обеспечивать авторизованный доступ с верхнего уровня, для обеспечения безопасности управления процессом. Весь нижний уровень разрабатывается «с нуля», меняется аппаратное и программное обеспечение контроллера и фирменных УСО. Полностью переписывается интегрированная система программирования, компиляции и отладки технологических, расчетных и моделирующих программ. Новый компилятор транслирует технологические программы в машинный код, который выполняется непосредственно центральным процессором контроллера. Одновременно полностью заменяется устаревшая СУБД, содержащая все данные о проекте автоматизации, на многопользовательскую СУБД фирменной разработки, основанную на .
Верхний уровень Квинта седьмого поколения может работать с нижним уровнем четвёртого, пятого и шестого поколений. Однако новый САПР может программировать только контроллеры седьмого поколения. Для программирования контроллеров младших поколений используются старые средства САПР, так же входящие в состав Квинта 7.
История
Основные этапы развития 1992 год НИИТеплоприбор начинает разработку нового поколения ПЛК — Ремиконт Р-210. Аппаратная платформа контроллера была собрана на российской микроэлектронной базе. В качестве центрального процессора используется 8-разрядный микропроцессор КР580ВМ80А. Программное обеспечение контроллера содержит обширную библиотеку специализированных алгоритмов. Контроллер имеет программно-аппаратную поддержку резервирования дублированием с горячим резервом. При этом резервирование осуществляется «прозрачным» для разработчиков технологических программ образом. 1993 год В НИИТеплоприбор начинается разработка программного обеспечения станций верхнего уровня ПТК на базе Microsoft Windows 3.11. Связь с контроллерами осуществляется посредством фирменного аппаратного шлюза. Шлюз соединяется со станциями верхнего уровня через сеть Ethernet по протоколу NetBEUI, а с контроллерами через дублированную шину BitBus (семейство Fieldbus) и служит для объединения нескольких контроллеров в один сегмент, и для снижения сетевой нагрузки на контроллеры от станций верхнего уровня. 1995 год 1-я версия ПТК Квинт — Квинт 1, запущена в опытную эксплуатацию на паровом котле E-50 ТЭЦ-27 Мосэнерго. Налажено производство контроллеров Р-210 на заводе ЭЛАРА в городе Чебоксары. 1996 год На основе полученного опыта выпущена 2-я версия ПТК Квинт - Квинт 2 (рабочее название Квинт 1.5). Основные доработки касаются общего быстродействия системы. Осенью этого года под её управлением введен в эксплуатацию 1-й энергоблок ТЭЦ-27, мощностью 80 МВт. 1997 год ПТК Квинт внедрен на ТЭЦ-20, ТЭЦ-22 и ТЭЦ-23 Мосэнерго в качестве информационно-управляющей системы. За разработку ПТК Квинт НИИТеплоприбор удостоен премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники. 1998 год Выпущена 3-я версия Квинта — Квинт 3 (рабочее название Квинт 1.75), обладающая всеми ключевыми особенностями современного ПТК. Верхний уровень переведен на платформу Win32, разработан архивный сервер, полностью переделана сетевая подсистема. Под её управлением на ТЭЦ-27 Мосэнерго впервые в России запущена интегрированная АСУ ТП, охватывающая теплотехническую (энергоблоки №№ 1 и 2) и электрическую части станции. 1999 год Выпущена 4-я версия ПТК Квинт — Квинт 4. В программном обеспечении основной особенностью явилось объединение всех программных компонент в рамках интегрированной среды – «Квинтегратор» и введение контроля выполнения приложений с помощью службы «Монитор приложений». 2000 год К этому времени ПТК Квинт инсталлирован на 30 объектах, в основном, на станциях Мосэнерго . 2001 год Начинается внедрение 5-й версии ПТК Квинт - Квинт 5, основанной на новом 300-м семействе Ремиконтов. Ключевые нововведения: