;doc

Комплекс средств автоматизации ТПТС для
построения систем нормальной
эксплуатации и систем безопасности АЭС
Гриценко С.Ю.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ
(РОСАТОМ)
ВНИИА
Всероссийский научно-исследовательский
институт автоматики им. Н.Л.Духова
Телефон:
Факс:
Сайт:
E-mail:
+7 (499) 978 78 03
+7 (499) 978 09 03
www.vniia.ru
[email protected]
2
Гражданские направления ВНИИА
Экологически безопасные
нейтронные генераторы
Разведка нефти, урана, золота и т.д.;
обнаружение взрывчатых веществ
Портативные
Дефектоскопия, медицина, таможня
рентгеновские
генераторы
Поставка в Россию, страны СНГ, Англию, США, Китай
Приборы точного электровзрывания
Многоточечный подрыв с заданной
временной последовательностью
Оборудование для учета и
Ручные и стационарные мониторы
контроля
материалов
учета и контроля,
Геология, ядерных
горнодобывающие
отрасли, систем
строительство
таможня
Датчики давления
Измерение давления в жидких и газообразных
Учет и контроль делящихся материалов
средах
Поставка на тепловые и атомные электростанции, предприятия Газпрома
3
Технические характеристики датчиков давления ТЖИУ406-М100-АС
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Диапазон измеряемых давлений от 0- 0,16 кПа до 0-100 МПа;
Основная приведенная погрешность от ±0,1%, ±0,15%, ±0,25%, ±0,5%;
Диапазон рабочих температур окружающей среды от –60°С до +80°С;
Применение титановых сплавов в конструкции датчиков позволяет работать с
агрессивными жидкостями и морской водой;
Климатическое исполнение: УХЛ1, УХЛ3.1, У2, ТМ2, ТВ2, ТВ3, ТВ3.1
Наработка на отказ более 4 млн часов (по данным из эксплуатации);
Вероятность безотказной работы – не менее 0,98;
Назначенный срок службы не менее 15 лет для датчиков и сигнализаторов
давления общепромышленного назначения и
не менее 20 лет для датчиков давления в исполнении АС;
Гарантийный срок 7 лет;
Выходной сигнал: аналоговый (0-5 мА, 5-0 мА, 4-20 мА, 20-4 мА) с цифровым
сигналом на базе HART-протокола или по протоколу MODBUS RTU c линией
связи по RS485;
Наличие гасителя пульсаций измеряемого давления;
Наличие блока грозозащиты;
Наличие встроенного фильтра подавления помех
в выходном сигнале;
Время отклика <50 мс; время установления <200 мс
Степень защиты от воздействия пыли и воды: IP67;
Межповерочный интервал: 5 лет;
Электрическое питание от источника постоянного тока напряжением
от 9В до 48В;
Встроенный ЖК-индикатор с функцией подсветки и возможностью
поворота на 360;
Взрывонепроницаемая оболочка «1ExdIIBT4».
4
Референт лист датчики давления
Соответствие всем предъявляемым требованиям и гибкая ценовая политика
ФГУП «ВНИИА» обеспечили, на конкурсной основе, применение датчиков давления
ТЖИУ406-М100-АС в следующих проектах атомных электростанций:
- 1, 2 и 4 блоки Калининской АЭС;
- 1 и 2 блок Нововоронежской АЭС-2;
- 3 и 4 блоки Ростовской АЭС;
- 1 и 2 блоки Ленинградской АЭС-2;
- АЭС Бушер;
- 3 и 4 блоки Курской АЭС,
- Нововоронежская АЭС;
- Смоленская АЭС;
- Кольская АЭС;
- Балаковская АЭС;
- Билибинская АЭС.
Разработанные по техническому заданию ОАО «Газпром» датчики давления
ТЖИУ406, ТЖИУ406-М100 и сигнализаторы Садко-44 и Садко-107 применены в
следующих проектах нефтегазового комплекса:
- ОАО «Газпром» (Севергазпром, Газпром трансгаз Москва,
Газпром трансгаз СПб, Газпром трансгаз Вогоград,
Газпром трансгаз Самара);
- АК «Транснефть»;
- ОАО «Пермский моторный завод»;
- ОАО «Сатурн-газовые турбины» и ряд других предприятий нефтегазового
комплекса.
5
Гражданские направления ВНИИА
Экологически безопасные
нейтронные генераторы
Разведка нефти, урана, золота и т.д.;
обнаружение взрывчатых веществ
Портативные
Дефектоскопия, медицина, таможня
рентгеновские
генераторы
Поставка в Россию, страны СНГ, Англию, США, Китай
Приборы точного электровзрывания
Многоточечный подрыв с заданной
временной последовательностью
Оборудование для учета и
Ручные и стационарные мониторы
контроля
материалов
учета и контроля,
Геология, ядерных
горнодобывающие
отрасли, систем
строительство
таможня
Датчики давления
Измерение давления в жидких и газообразных
Учет и контроль делящихся материалов
средах
Сертификационные и выездные
Испытания на ЭМС
испытания технических средств
Поставка на тепловые и атомные электростанции,
Газпрома
по требованиямпредприятия
ЭМС
6
Испытательный Центр (ИЦ) ФГУП «ВНИИА»
Проведение испытаний для обеспечения устойчивого и безопасного
функционирования оборудования систем, важных для безопасности,
в
условиях
электромагнитных
воздействий
природного
и техногенного происхождения:
 молниевые разряды;
 качество сети питания;
 радиочастотные поля;
 переходные и аварийные
 магнитные поля;
 электростатические разряды;
 геомагнитные токи;
 коммутационные помехи;
режимы в энергосистеме;
 промышленные помехи
в контурах заземления;
 высотный ядерный взрыв.
7
Гражданские направления ВНИИА
Экологически безопасные
нейтронные генераторы
Портативные
рентгеновские генераторы
Разведка нефти, урана, золота и т.д.;
обнаружение взрывчатых веществ
Дефектоскопия, медицина, таможня
Поставка в Россию, страны СНГ, Англию, США, Китай
Оборудование для учета и
контроля ядерных материалов
Ручные и стационарные мониторы
систем учета и контроля,
таможня
Приборы точного электроМноготочечный подрыв с заданной
взрывания
временной последовательностью
Учет и контроль делящихся материалов
Датчики давления
Измерение давления в жидких и газообразных
Геология, горнодобывающие отрасли,средах
строительство
Сертификационные и выездные
Испытания
на ЭМС
испытания технических
средств
Поставка на тепловые и атомные электростанции,
предприятия
Газпрома
Программно-технические
средства
ТПТС
Атомная и тепловая энергетика
по
требованиям
ЭМС
Производство
программнотехнических средств для АСУТП
атомных и тепловых
электростанций
Атомная и тепловая энергетика
8
АСУТП АЭС НА БАЗЕ ТПТС
Мозаичный щит
ВИУР
РС
ВИУТ
Начальник смены
РС
РС
инженер по
оборудованию
РС
УСБТ
ПТК1
TPTS5
3
ПТК2
TPTS5
3
TPTS5
3
TPTS5
3
TPTS5
3
TPTS5
3
TPTS5
3
TPTS5
3
...
TPTS5
3
TPTS5
3
TPTS5
3
TPTS5
3
...
TPTS5
3
TPTS5
3
...
ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭНЕРГОБЛОКА
...
Объем поставок
ЗАВЕРШЕННЫЕ
И ТЕКУЩИЕ ПРОЕКТЫ
Россия
Калининская АЭС (блок 3,4 – 1000 МВт)
Ростовская АЭС (блок 2 – 1000 МВт)
Белоярская АЭС (блок 4 – 800 МВт)
Ростовская АЭС (блок 3 – 1000 МВт)
Ленинградская АЭС-2 (блок1 – 1200 МВт)
Нововоронежская АЭС-2 (блок 1 – 1200 МВт)
Пермская ГРЭС (блоки 1, 2 – 800 МВт)
Березовская ГРЭС-1 (блоки 1, 2 – 800 МВт)
Среднеуральская ГРЭС (блок 10 – 300 МВт)
Ставропольская ГРЭС (блок 5 – 300 МВт)
Красноярская ТЭЦ-2 (блок 6 – 300 МВт)
Сургутская ГРЭС-2 (блок 16 – 200 МВт)
Калининградская ТЭЦ-2 (блок 2 – 450 MВт)
Северо-западная ТЭЦ (блок 2 – 450 МВт)
Ивановская ГРЭС (блоки 1, 2 – 435 МВт)
Сакмарская ТЭЦ (блок 4 – 65 МВт)
Мутновская ГЕОЭС (блоки 1, 2 – 25 МВт)
Красноярская ТЭЦ-1 (блок 10)
Волжская ТЭЦ-1 (блок1)
Украина
Змиевская ТЭС (блок 8 – 300 МВт)
Киевская ТЭЦ-2 (блок 3)
Казахстан
ТЭС Аксу (блоки 3, 4 –300 МВт))
Сербия
ТЭС Костолац (блок 2 – 100 МВт)
Китай
Атомные электростанции
Иран
АЭС Бушер (блок 1 – 1000 МВт)
Индия
АЭС Куданкулам (блоки1, 2 – 1000 МВт)
ТЭС Обра (блоки 1, 2 – 55 МВт)
Ирак
ТЭС Харта (блоки 2, 3 – 200 МВт)
ТЭС Юзифия(блоки 1, 2 – 100 МВт)
Бангладеш
Тепловые электростанции
БУДУЩИЕ ПРОЕКТЫ
Ростовская АЭС (блок 4 – 1000 МВт)
Нововоронежская АЭС-2 (блок 2 – 1200 МВт)
Ленинградская АЭС-2 (блок 2 – 1200 МВт)
АЭС Куданкулам (блоки 3, 4 – 1000 МВт)
Курская ЭС-2 (блоки 1…4 – 1200 МВт)
Островецкая АЭС (блоки 1, 2 – 1000 МВт)
Нижегородская АЭС (блоки 1, 2 – 1000 МВт)
ТЭС Суйчжун (блоки 1, 2 – 800 МВт) ТЭС Горазал (блоки 1, 2 – 55 МВт)
10
Структура АСУТП э/б 3 Калининской АЭС
Мозаичный
щит
СВБУ
. . .
УСБТ1
УСБТ2
TPTS5
2
Сервер
УСБТ3
TPTS5
2
НЭ
TPTS5
2
TPTS5
2
НЭ
TPTS5
2
TPTS5
2
ЭЧСР
ТКГ
ХВО
Система автоматизации
ТПТС
TPTS5
2
СВО
TPTS5
2
TPTS5
2
Шлюзы
TPTS5
2
TPTS5
2
TPTS5
2
Шина
процесса
Локальная
шина
TPTS5
1
TPTS5
1
...
Контроллеры
Кроссы и
промреле
TPTS5
1
TPTS5
2
TPTS5
1
...
TPTS5
2
...
TPTS5
1
TPTS5
2
TPTS5
1
TPTS5
1
TPTS5
2
TPTS5
2
...
TPTS5
1
TPTS5
1
TPTS5
1
...
...
TPTS5
2
...
TPTS5
1
TPTS5
TPTS5
23
TPTS5
2
TPTS5
1
TPTS5
1
...
TPTS5
2
...
TPTS5
2
TPTS5
1
TPTS5
1
TPTS5
1
TPTS5
1
...
TPTS5
2
TPTS5
2
...
TPTS5
2
TPTS5
1
TPTS5
1
...
TPTS5
2
TPTS5
2
TPTS5
2
...
ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Реакторное отделение
Машзал
TPTS5
2
TPTS5
1
...
TPTS5
2
TPTS5
2
...
TPTS5
2
...
ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ
МЕХАНИЗМЫ
Прочие подсистемы
11
Эволюция аппаратуры ТПТС
12
Структура АСУ ТП на примере проекта э/б 1 ЛЕН АЭС-2
БПУ
РПУ
ТС ОДУ
СВБУ
АРМ ВИУ ВС
АРМ ВИУТ
АРМ ВИУР
ТС ОДУ
АРМ СКУ ПЗ
АРМ СНЭ РПУ
АРМ СБ РПУ
Канал СБ 4
БШС
Канал СБ 3
БШС
Канал СБ 2 ПЗ
АЗ-УСБИ
АЗ-УСБИ
БШС
AREVA
АЗ-УСБИ
AREVA
ПЗ
АЗ-УСБИ
AREVA
ПЗ
АЗ-УСБИ
АЗ-УСБИ
...
СНЭ ВБ
ТПТС-НТ
СКУ НЭ
БШС
БШС
ТПТС-НТ
...
ТПТС-НТ
ТПТС-НТ
...
ТПТС-НТ
ТПТС-НТ
...
ПТК ПУ
...
AREVA
ТПТС-НТ
ТПТС-НТ
ТПТС-НТ
ТПТС-НТ
ТПТС-НТ
ТПТС-НТ
AREVA
ПТК ПУ
ПТК ПУ
ТПТС-ЕМ
ТПТС-ЕМ
...
...
...
ТПТС-ЕМ
...
...
AREVA
...
ПТК ПУ
AREVA
AREVA
...
...
СНЭ ВБ
СНЭ ВБ
AREVA
AREVA
ТПТС-НТ
БШС
AREVA
AREVA
AREVA
ТПТС-НТ
AREVA
AREVA
AREVA
СНЭ ВБ
AREVA
АЗ-УСБИ
AREVA
AREVA
СКУ НЭ
AREVA
АЗ-УСБИ
...
Канал СБ 1 ПЗ
ТПТС-ЕМ
ТПТС-ЕМ
ТПТС-ЕМ
...
ТПТС-ЕМ
ТПТС-ЕМ
...
...
...
ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
КЭ СУЗ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭНЕРГОБЛОКА
13
Система менеджмента качества
• Международный сертификат TÜV
ZÜD Системы менеджмента
качества ISO 9001:2008 в области
разработки, изготовления сбыта и
сервисного обслуживания
оборудования ТПТС и датчиков
давления ТЖИУ.
• ФГУП «ВНИИА» – лауреат
премии РФ в области качества
• Сертификат «Атомвоенсерт»
соответствия системы
менеджмента качества ГОСТ Р
ИСО 9001:2008 № ВР 23.1.34472010.
14
15
ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ НОРМАЛЬНОЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ (ТПТС-НТ)
16
Структура системы и распределение функций
Шлюзы – организация
обмена данными
между ПА и верхним
уровнем
Шинная система EN
Процессор автоматизации –
реализация алгоритмов
управления, заданных
прикладной программой
Шинная система ENL
Интерфейсные модули –
организация обмена данными
между ПМ и ПА
Модули связи с процессом –
прием, обработка,
воспроизведение сигналов,
индивидуальное управление,
временое разрешение
событий
17
Номенклатура модулей связи с процессом
Тип модуля
Функции
Технические характеристики
Модуль ввода-вывода
дискретных сигналов
ТПТС55.1671
Прием дискретных сигналов; питание дискретных
датчиков.
Обслуживание табло и ламповой сигнализации.
Разрешение последовательности входных
дискретных сигналов .
Количество:
дискретных входов – до 32;
дискретных выходов – до 20.
Цикл работы модуля – ≤ 1 мс.
Модуль измерения
унифицированных сигналов
тока
ТПТС55.1661
Фильтрация.
Диагностика измерительных каналов.
Питание датчиков.
Количество каналов измерения – 14.
Погрешность измерения – ≤ 0,2 %.
Время цикла программы модуля – 10 мс.
Измерение сигналов тока 0/4 … 20 мА.
Модуль измерения
температуры, тока и
напряжения
ТПТС55.1662
Измерение температуры. Фильтрация (помеха
промышленной частоты нормального и общего
видов). Диагностика измерительных каналов.
Питание датчиков (термометр сопротивления).
Измерение сигналов тока и напряжения.
Количество каналов измерения – 8;
Поканальная потенциальная развязка – 1,5 кВ
Напряжение изоляции канала измерения –1,5 кВ;
Погрешность измерения – ≤ 0,2 %;
Время цикла измерения – от 4 мс до 500 мс.
Модуль аналогового вывода
ТПТС55.1663
Вывод сигналов напряжения, тока.
Диагностика каналов воспроизведения.
Количество выходов – 14;
Погрешность – ≤ 0,2%.
Сигналы тока – 0/4 … 20 мА.
Сигналы напряжения – 0/2…10В.
Модуль управления
регулирующим клапаном
ТПТС55.1681
Реализация закона регулирования (PI, PID, P).
Управление регулирующим клапаном.
Два канала регулирования.
Модуль индивидуального
управления
ТПТС55.1673
Контроль и управления исполнительными
механизмами (запорная арматура,
электродвигатель, насос, соленоидный клапан).
До 4-х каналов управления.
Модуль приема-передачи
цифровой информации
RS-L
Связь с интеллектуальными датчиками
и исполнительными механизмами
по цифровому каналу.
2 независимых шины RS-485
(до 32 абонентов на каждой шине).
18
ПТК СКУ ВП э/б 1 ЛЕН АЭС-2 на тестовом полигоне ВНИИА
19
САПР GET-R1
Линейка
меню
Вкладки
GET/HET
Структура
проекта
Кнопка вызова
библиотек
Графическая
схема
Окно библиотек
графических блоков
Навигатор
Журнал
событий
20
Основные особенности ТПТС-НT

Время реакции системы 100 … 200 мс (типовое значение).

Передача по шине до 1 млн. аналоговых и 10 млн. дискретных параметров.

Территориальное распределение аппаратуры по объекту автоматизации.

Организация местных постов управления.

Подсоединение любых полевых кабелей сечением от 0,1 до 2,5 мм2.

Возможность резервирования внутри станции ввода/вывода.

Гибкие схемы компоновки, обеспечивающие рациональность применения
аппаратуры для автоматизации объектов различных масштабов – от отдельных
технологических установок до атомных энергоблоков.

Малый цикл измерения унифицированных аналоговых сигналов – до 15 мс.

Временное разрешение последовательности входных дискретных сигналов – 1 мс.

Связь с интеллектуальными устройствами по локальным сетям RS-485
по стандартным сетевым протоколам.
21
ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ
(ТПТС-СБ)
22
История развития УСБ на средствах ТПТС
КЛН АЭС э/б 3, АЭС Бушер
КЛН АЭС э/б 4
ПЛИС – программируемая логическая интегральная схема
МП – микропроцессор
23
История развития УСБ на средствах ТПТС
ЛЕН АЭС-2 э/б 1, НВО АЭС-2 э/б 1
БЕЛ АЭС э/б 4
1 канал
2 канал
3 канал
4 канал
АЗ-ПЗ
AREVA
AREVA
AREVA
AREVA
УСБТ
AREVA
AREVA
AREVA
AREVA
Исп. часть
УСБТ
ТПТС
(МП)
ТПТС
(МП)
ТПТС
(ПЛИС)
ТПТС
(ПЛИС)
ПЛИС – программируемая логическая интегральная схема
МП – микропроцессор
24
Структура интегрированной УСБ на базе ТПТС-СБ
В ПЗ и
систему НЭ
(ТПТС-НТ)
УСБ
Диверсная
Диверсная
защита 4
Диверсная
3
защита
Диверсная
защита 2
защита 1
Устройство ввода и
оцифровки
Диверситет А
Устройство ввода и
оцифровки
Диверситет Б
Конвертор
Конвертор
Интерфейсное
Конвертор
устройство
В СВБУ
Шлюз
Логическая
обработка
Диверситет А
4
11 2 3
Логическая
обработка
Диверситет Б
12
3 4
АЗ
Устройство
голосования
2V4 А
Автоматика
аварийной
защиты
АЗ
Устройство
голосования
2V4 Б
Приоритетноеуправление
управление
Приоритетное
управление
Приоритетное
Устройство
приоритетного
Устройство
приоритетного
Устройство
приоритетного
Приоритетное
управление
управления
управления
управления
Автоматика
аварийной
защиты
БПУ
РПУ
Проводные линии связи
Исполнительные механизмы
ИМ
ИМ
ИМ
ИМ
Цифровые линии связи
Оптоволоконные линии связи
Границы ТПТС-СБ
25
УСБ на базе ТПТС-СБ отвечает всем современным
требованиям:
 Связь с двумя физически и гальванически разделенными
пунктами управления (БПУ, РПУ).
 Интеграция УСБ и СНЭ (измерения и управление).
 Независимость каналов УСБ друг от друга и УСБ в целом
от СНЭ.
 Отказоустойчивость УСБ (случайный отказ, отказ по общей
причине, вторичный отказ, а также отказы, которые могут
возникнуть в связи с техническим обслуживанием системы ).
 Принцип разнообразия на всех этапах выполнения функций УСБ.
26
Отличительные особенности
программно-технического комплекса ТПТС-СБ
Средства, обеспечивающие аппаратное разнообразие модулей
Наименование модуля
Модуль ввода унифицированных сигналов тока
Диверситет А
Диверситет Б
Микроконтроллер
TI ARM
АЦП Maxim
Микроконтроллер
Freescale PPC
АЦП Analog Device
Микроконтроллер
TI ARM
ЦАП Maxim
Микроконтроллер
Freescale PPC
ЦAП Analog Device
Модуль приоритетного управления
Микроконтроллер
TI ARM
Устройство управления
ПЛИС Altera
Процессорный модуль автоматизации
Микропроцессор
Xilinx ARM + ПЛИС
Микропроцессор
Freescale PPC
Hilscher NetX
Устройство управления
ПЛИС Xilinx
Устройство управления
ПЛИС Altera
Модуль ввода сигналов термоэлектрических
преобразователей и термопреобразователей
сопротивления
Модуль вывода унифицированных аналоговых сигналов
Модуль ввода-вывода дискретных сигналов
Модуль голосования
Модуль связи по протоколу Modbus
Модуль межканального обмена
Преобразователь интерфейсов контроллера
Модуль интерфейсов RS-485
27
Отличительные особенности
программно-технического комплекса ТПТС-СБ
Средства, обеспечивающие программное разнообразие модулей
Наименование модуля
Модуль ввода унифицированных сигналов тока
Модуль ввода сигналов термоэлектрических
преобразователей и термопреобразователей
сопротивления
Диверситет А
Средства разработки
программ:
IAR EWARM,
IAR VisualSTATE
Диверситет Б
Средства разработки
программ: CodeWarrior,
Esterel SCADE SUITE
Модуль вывода унифицированных аналоговых
сигналов
Модуль ввода-вывода дискретных сигналов
Модуль приоритетного управления
Процессорный модуль автоматизации
Модуль голосования
Модуль связи по протоколу Modbus
Модуль межканального обмена
Преобразователь интерфейсов контроллера
Модуль интерфейсов RS-485
Средства разработки
ПЛИС: QUARTUS
Средства разработки
программ:
Xilinx Software
Development Kit
Средства разработки
ПЛИС:
Xilinx Platform Studio
Средства разработки
программ:
CodeWarrior,
Esterel SCADE SUITE,
Hitex Development Tools
HITOP
Средства разработки
ПЛИС: QUARTUS
28
Заключение
Комплекс программно-технических средств ТПТС обеспечивает
возможность построения современных АСУ ТП АЭС, отвечающих
всем современным международным требованиям.
Применение ТПТС позволяет использовать опыт, наработанный
при проектировании и эксплуатации более чем 40 тепловых
и атомных станций российского дизайна как в России, так и за
рубежом.
Применение
ТПТС
упрощает
эксплуатацию,
т.к.
поддержка
осуществляется одним изготовителем.
29
Благодарю за внимание!
Телефон:
Сайт:
E-mail:
+7 (499) 972 83 63
www.vniia.ru
[email protected]