Главная страница >> Решения и услуги >> АСУ ТП и Диспетчеризация >> Типовые решения >> Информационно-аналитическая система контроля комплекса переработки жидких радиоактивных отходов кольской АЭС

Информационно-аналитическая система контроля комплекса переработки жидких радиоактивных отходов кольской АЭС

Обобщенная схема ПТК ИАСК

Обобщенная схема ПТК ИАСК

Мнемосхема схема ИАСК

Мнемосхема схема  ИАСК
Мнемосхема схема  ИАСК
Мнемосхема схема  ИАСК
Мнемосхема схема  ИАСК

Сотрудниками компании «ДАТАСОЛЮШЕН» разработана  и внедрена система информационно-аналитического контроля оборудования и технологических процессов комплекса переработки жидких радиоактивных отходов Кольской АЭС (ИАСК КП ЖРО Кольской АЭС). Система осуществляет мониторинг, оперативный анализ  и архивацию всех технологических параметров комплекса. При этом ИАСК  реализует их обобщенное представление на большом экране коллективного пользования в центральном пункте диспетчеризации КП ЖРО. Созданные при разработке ИАСК решения  позволяют осуществить мгновенный доступ к архивным и текущим параметрам системы с автоматизированных мест оператора,  администратора и начальника смены ИАСК, а также транслируют данные по протоколу TCP/IP в общестанционную сеть, где они доступны через обычный Web-интерфейс  (Internet браузер - тонкий клиент). Внедрение проекта позволило объединить информационные потоки отдельных технологических процессов КП ЖРО в единую интерактивную аналитическую систему, позволяющую не только осуществлять глобальную диспетчеризацию всего процесса переработки, но и прогнозировать временное поведение  его параметров с точки зрения безопасности и эффективности.

Постановка задачи проектирования ИАСК

Комплекс переработки жидких радиоактивных отходов Кольской АЭС не имеет аналогов в мире и является продуктом высокотехнологичных Российских разработок в данной области.  Он предназначен для выделения радионуклидов из жидких радиоактивных отходов, их  концентрирования и перевода в  твердое состояние, пригодное для дальнейшего захоронения на длительное время.  Объект уникален во всех отношениях – от внутреннего интерьера, оставляющего абсолютное впечатление пребывания на космической станции, до обилия примененных и функционирующих в нем новейших  технологий робототехники и ионоселективной очистки ЖРО от радионуклидов.

Автоматизация подсистем

Комплекс состоит из нескольких технологически связанных между собой подсистем. Подсистемы изъятия жидких радиоактивных отходов А1 и А4, которые производят подготовку и забор отработанных радиоактивных солей, ионообменных смол и шламов, возникающих в результате работы атомного реактора, и хранящихся на Кольской АЭС в баках из нержавеющей стали, помещенных внутри бетонных камер двух хранилищ. Доступ к бакам ограничен в связи с высокой радиацией. Поэтому для размывания, локального подогрева и забора отходов используется специальный робот – кроулер, дистанционно управляемый оператором. Подсистема А2 производит концентрирование ЖРО. В подсистеме А5 реализована собственно сама технология  очистки от радионуклидов кобальта, цезия и продуктов коррозии высокосолевых растворов, извлеченных из хранилищ. Подсистема А3 предназначена для цементирования выделенных и переведенных в твердую фазу отходов и находится в настоящее время в стадии развертывания. Кроме того в комплекс входят разнообразные вспомогательные системы (ВС), такие как спецканализация, вентиляция, подсистема технической воды и т.п.

Мониторинг состояния оборудования

Все эти подсистемы являются полностью автоматизированными. К началу  разработки ИАСК в каждой из них был реализован независимый от других подсистем программно-технический комплекс (ПТК), выполняющий ряд специализированных автоматизированных функций. Данные от подсистем визуализировались на дисплеях АРМ их операторов, расположенных в зале центральной диспетчерской КП ЖРО. Для обработки хранения и отображения данных, разработчиками этих подсистем  использовались SCADA система Citect и программное обеспечение SIMATIC ProTool.

Мониторинг процесса производства

На момент начала наших работ эти  системы верхнего уровня, хотя и были связаны технологически (т.н. горизонтальные связи), но не были объединены в единое информационное пространство, что затрудняло процесс обобщенного восприятия информации, контроля и управления системой и  оперативным персоналом. Поэтому было принято решение объединить данные, поступающие от подсистем, реализовав их обработку и  визуализацию на большом (10 х 2 м) экране коллективного пользования (ЭКП) в помещении центральной диспетчерской. Кроме того, было решено создать на серверах ИАСК глобальную резервируемую базу данных архивов всех текущих технологических параметров комплекса. Учитывая особые требования к надежности будущей системы и, одновременно, необходимости ее гибкости и полного резервирования (вплоть до линий передачи данных) для реализации проекта была выбрана SCADA – система GENESIS32 компании Iconics в недавно вышедшей версии 9.1 и  включающей компонент DataWorX Professional. Также было запланировано проводить непрерывный мониторинг всего оборудования ИАСК (серверов, коммутаторов, контроллера ЭКП, локальных АРМ) по протоколу SNMP, удобные и модернизированные средства работы с которым также содержится в Iconics Genesis32 v. 9.1.

Назначение информационно-аналитической системы контроля

Информационно-аналитическая система контроля оборудования и технологических процессов предназначена для интеграции и представления обобщенной технологической информации от подсистем в составе автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) КП ЖРО Кольской АЭС. Введение в работу ИАСК КП ЖРО обеспечило расширенный визуальный контроль  технологических параметров комплекса в режиме реального времени, что позволило оперативному персоналу осуществлять управление системами, имея перед собой глобальную картину всех процессов и их взаимовлияние. Удобный анализ данных (в том числе архивных) сделал возможным прогнозирование временной эволюции процессов, что привело к высокой предсказуемости их развития  и предоставило возможность оперативного принятия мер по предупреждению нештатных  ситуаций, обеспечивая тем самым безаварийную и надежную эксплуатацию КП ЖРО.

Основными функциями ИАСК КП ЖРО являются:

  • организация обобщенного представления информации о технологических процессах КП ЖРО;
  • реализация алгоритмов контроля нарушений технологических параметров КП ЖРО;
  • обеспечение контроля состояния технологического оборудования КП ЖРО;
  • предоставление персоналу и руководству комплекса возможности оперативного анализа архивных данных для выявления тенденций (трендов), которые потенциально могут привести к возникновению нештатной ситуации.

Архитектура  информационно-аналитической системы контроля

Для обеспечения безотказной работы системы при выходе из строя аппаратных компонентов было применено решение по их резервированию. Основные функции по сбору, регистрации и хранению информации защищены от одиночного отказа аппаратных средств за счет резервирования серверов ИАСК, коммутаторов и каналов связи ЛВС.

Определяющим правилом при организации обмена с подсистемами КП ЖРО было «невмешательство» в их автономность. Это обусловлено необходимостью не создавать помех непрерывному технологическому процессу очистки ЖРО. Пуско-наладочные работы также проводились во время работы непрерывного производственного цикла. Поэтому для связи с объединяемыми подсистемами вся необходимая информация снималась с контроллеров подсистем параллельно. Управление технологическими процессами в подсистемах А1, А2 и А4 организовано на базе контроллеров S7-300 компании SIEMENS. Для связи с ИАСК использовались коммуникационные процессоры SIEMENS CP 343-1  (343-1EX20-0XE0). В подсистеме А5 и  вспомогательных системах используются   контроллеры TSX Quantum (Schneider Electric). Для организации сбора данных на серверах ИАСК (основном и резервном) были инсталлированы два OPC сервера: KEPware Enhansed OPC/DDE Server V4.201.359 (для работы с контроллерами SIEMENS S7-300) и Schneider Electric OPC Factory Server V3.2 (для работы с TSX Quantum). Далее данные поступали в компонент DataWorX32 SCADA-системы GENESIS32, в которой они обрабатывались согласно реализованным в ней  алгоритмам отображения динамических элементов на  АРМ  и экране коллективного пользования ИАСК.

Обмен данными в ИАСК был организован при помощи независимых сетевых коммутаторов CISCO. Для приема данных от подсистем КП ЖРО серверы ИАСК имеют также два независимых сетевых интерфейса подключаемых, соответственно, к двум сетевым коммутаторам.

Резервирование передачи данных на уровне рабочих станций было обеспечено дублированием каналов связи, сетевых интерфейсов АРМ и серверов ИАСК.

Таким образом, при одиночном отказе линии передачи или коммутатора в составе ИАСК КП ЖРО, система сохраняет функциональность по сбору, регистрации и отображению информации.

Резервирование собственно серверов ИАСК было обеспечено на аппаратно-программном уровне. Серверная часть ИАСК обеспечивают сохранение работоспособности при отказах одного из серверов за счет применения компонента Genesis32 DataWorx32 v 9.1  Professional, включающего поддержку резервирования данных OPC, тревог и архивов. При этом повышение надежности и достоверности OPC данных достигается тем, что все данные OPC серверов, группируются  в резервные пары. Эти резервные пары OPC серверов идентифицируются как один OPC сервер для любых приложений - OPC клиентов без каких-либо задержек. При переключении с основного сервера на резервный и наоборот, все регистрируемые параметры процессов сохраняются и синхронизируются.

Таким образом, компонент Genesis32 DataWorx32 v 9.0  Professional  обеспечивает сохранение функциональности сбора, регистрации и хранения информации, а также предоставляет возможность работы с АРМ ИАСК, при выходе из строя компонентов серверного программного обеспечения.

В целях сохранения работоспособности ИАСК при отключениях электропитания, в ее состав были включены источники бесперебойного питания, гарантирующие работу всей Системы (включая ЭКП) в течение получаса при отсутствии основного электропитания.

Диспетчеризация систем безопасности

Организация представления данных в информационно-аналитической системе контроля

Для организации предоставления динамической информации о текущих процессах в диспетчерской КП ЖРО был смонтирован и подключен к ИАСК экран коллективного пользования (ЭКП), на котором отображалась главная мнемосхема, содержащая все подсистемы комплекса. Цветовая гамма, размеры шрифтов и способы отображения  процессов выбирались с учетом эргономических соображений после консультаций дизайнера  проекта с психологами. Также учитывалась специфика стандартов, принятых в атомной промышленности. Так, например отображение вентиля красным цветом (цветом привлекающим внимание и обозначающим – «Внимание, опасность!») означает, что он открыт, а следовательно по данному трубопроводу может перемещаться радиоактивное содержимое. Зеленый цвет вентиля обозначает, что он закрыт и все спокойно.  Для отображения состояния среды использовались такие динамические элементы, как анимированные бегущие строки, подсвеченные строки, всплывающие табло с сообщениями о тревогах и элементы подсветки работающего оборудования.

Экран коллективного пользования (видео-стена) представляет собой 10 видео-кубов марки EC 80 SXC + DL производства компании Eyevis c разрешением каждого куба 1024х768, объединенных в единый экран (два ряда по 5 кубов). Проекционные модули Eyevis EC построены с использованием проекторов, выполненных по технологии DLP.

Каждый проекционный модуль построен по принципу просветной технологии формирования изображения. При таком подходе в значительной степени снижаются требования к внешней световой обстановке и даже относительно высокий уровень внешней освещенности не оказывает негативного влияния на качество изображения.

В проекционных модулях установлена двухламповая система и реализован режим автоматической замены лампы. Предусматривается два режима работы двухламповой системы: режим «горячего резерва», режим «холодного резерва». Если активирован режим «горячего резерва», в случае выхода из строя (перегорания) одной лампы, вторая лампа включается в работу в течение 1 сек. В случае активации режима «холодного резерва», вторая лампа включается в работу в течение времени, требуемого на разогрев лампы – до 10-15 секунд. Средний срок службы ламп проекционных модулей составляет 10 000 часов.

В смонтированной из 10 отдельных проекционных модулей видеостене, физические зазоры между отдельными видеокубами составляют не более 0,3 мм.

Благодаря применению технологий «DynamicBlack», «SmoothPicture», «BrilliantColor» и «TrueVision» достигается высокий уровень контрастности, цветовой согласованности и «мягкости» изображения.

На локальные АРМ (АРМ оператора и АРМ администратора ИАСК) помимо главной мнемосхемы персонал имеет возможность просматривать сообщения о тревогах, архив их возникновения и подтверждения, а также общий архив всех контролируемых параметров организуются на основе технологии «толстых» клиентов посредством обмена данными с серверами ИАСК по протоколу ОРС. На них установлены операционные системы Windows XP SP2, и они используют  лицензию GEN32V9-R-BROWSER и лицензию на Web-доступ  прописанные в аппаратных USB ключах, установленных на серверах ИАСК. Компонент визуализации данных Genesis32 GraphWorx32, являясь ОРС клиентом, осуществляет прием и отображение информации по мере ее поступления на серверы.

Экран коллективного пользования подключен к серверам ИАСК через специализированный компьютер-контроллер, являющийся, по сути, локальным АРМ с точки зрения сервера. Контроллер ЭКП функционирует по аналогии с локальными АРМ Системы. Вся экранная область ЭКП отображает обобщенный видеокадр ИАСК, содержащий основные параметры состояния КП ЖРО. Однако, допускается реконфигурация ЭКП для отображения различных видеокадров на отдельных видео-кубах.

Для организации передачи оперативной информации на удаленные АРМ, находящиеся в общестанционной сети, было принято решение использовать технологию Web-доступа на основе программного продукта WebHMI компании ICONICS.  На серверах ИАСК был установлен компонент WebHMI-R (c резервированием) являющийся Web-сервером и предоставляющим удаленный доступ к данным ИАСК. При этом  для визуализации данных на удаленных АРМ по Web доступу  требуется только наличие операционной системы не менее Windows XP и обозреватель Internet Explorer.

Все необходимые для отображения данных ActiveX-компоненты Genesis32 устанавливаются автоматически как надстройки  обозревателя при первом обращении по IP адресу Web-сервера WebHMI на сервере ИАСК. Визуализация данных осуществляется непосредственно в браузере Internet Explorer и обладает всей полнотой функциональности АРМ оператора. Внешний вид мнемосхемы технологических процессов КП ЖРО, отображаемой в окне браузера Microsoft Internet Explorer представлен на рис.2.

Следует подчеркнуть, что подсистема безопасности ICONICS Genesis32 отслеживает права доступа подключившегося Web-клиента и при входе требует его логин и пароль. В тот же момент подсистема лицензирования ведет учет по количеству одновременно подключенных к ИАСК  Web-клиентов. В настоящей конфигурации ИАСК их число не может превышать семи.

Программные решения

Ввод классификация и первичная обработка данных

В своей работе ИАСК оперирует с 15000 технологических параметров пяти подсистем КП ЖРО. Для ускорения их ввода в пространство регистров компонента DataWorX32 Professional и дальнейшего использования для обработки и визуализации в среде GENESIS32, а также контроля качества сигналов,  специалистами компании «ДАТАСОЛЮШЕН» был разработан комплекс программ, осуществляющий анализ действующих OPC серверов КП ЖРО, сортировку и классификацию их тегов в соответствии с задачами ИАСК. Далее осуществлялся экспорт полученной структуры в GENESIS 32. При этом на порядок были снижены трудозатраты на ввод, анализ и классификацию тегов реальных значений технологических параметров.

Мониторинг работы оборудования ИАСК

При создании ИАСК особое внимание уделялось ее отказоустойчивости. Все основные элементы сбора, хранения, обработки и передачи информации конечным потребителям изначально проектировались резервируемыми. Для мониторинга их состояния были использованы интегрированные в пакет ICONICS GENESIS32 средства для работы с протоколом SMNP. На рис.3 представлена мнемосхема диагностики оборудования ИАСК. Система вычисляет и отображает проценты загрузки ядер процессоров всех АРМ, использование оперативной памяти и жесткого диска, а также состояние четырех коммутаторов. Были разработаны алгоритмы, осуществляющие контроль дублированных линий передачи на предмет их повреждения (обрыва). При этом в случае повреждения соответствующая линия передачи отображается на мнемосхеме красным цветом, в исправном состоянии – зеленым.  Аналогичные типы индикации предусмотрены и для отображения состояния коммутаторов.

Заключение

В итоге работ над проектом на Кольской АЭС создана, внедрена и запущена в промышленную эксплуатацию высококачественная информационно-аналитическая система контроля применительно к не имеющему мировых аналогов комплексу переработки жидких радиоактивных отходов. Эффективное использование возможностей, предоставляемых SCADA-системой ICONICS GENESIS32 по резервированию сбора, хранения и обработки информации, SNMP – мониторингу сетевого оборудования и дублированных линий передачи данных, позволило создать отказоустойчивое и готовое для промышленного тиражирования решение в  короткие сроки.

Сообщение успешно послано!

Мы свяжемcя с вами в ближайщее время!

Закрыть

Отправка Сообщения

Фамилия Имя:
Компания:
E-mail:
Телефон:
Сообщение: