Системы промышленной автоматизации от крупнейшего китайского производителя теперь в России

Управление сложным промышленным оборудованием требует высокотехнологичных решений. В некоторых случаях особенно важно, чтобы эти решения были высоконадёжными, чтобы избежать риска остановки критичного техпроцесса, выхода оборудования из строя или травмирования персонала. Например, работа турбины должна быть безопасной, непрерывной и контролируемой. Решение по автоматизации управления работой крупного предприятия требует системного подхода при разработке концепции, проектировании и изготовлении системы с учётом большого количества факторов, обеспечивающих непрерывность бизнес-процессов, включая информационную безопасность, планирование производства, надёжное хранение данных. 

Поставщик решений промышленной автоматизации должен обладать большим опытом в разработке, построении, обслуживании таких систем. 

Компания CHINT – крупнейший китайский производитель в энергетической и электротехнической отраслях, ведущий поставщик комплексных решений в области автоматизированных систем управления техпроцессами, предлагает на российском рынке линейку решений по автоматизации под брендом ENSMAS. Эта компания входит в список 50 крупнейших азиатских компаний. По оценкам экспертов, эта компания с большой вероятностью изменит глобальную расстановку сил в отрасли. 

Компания поставляет высококачественную автоматизацию, информационные и технические услуги, электротехнические товары.    

Основные направления бизнеса 

• Низковольтное оборудование
• Высоковольтное оборудование до 1150 кВ
• Системы автоматизации
• Измерительная аппаратура
• Новая энергетика и накопление энергии

Сфера применения продукции – нефтяная и нефтехимическая, химическая и обрабатывающая промышленность, фармацевтика, традиционная и «зелёная» энергетика и энергосбережение, водоподготовка, защита окружающей среды, коммунальное хозяйство, переработка отходов, транспорт, машиностроение и другие. 

Корпорация с солидной историей – за 35 лет прошла путь от мелкого производителя модульных автоматических выключателей до мирового гиганта в области производства продуктов для управления и распределения электроэнергии – сегодня предлагает огромный ассортимент товаров, от электроустановочных изделий до готовых электростанций, более чем в 140 странах.

В последнее десятилетие CHINT активно расширяла региональное присутствие и сегодня планирует лишь увеличивать охват путём реализации стратегии по локализации. В этих планах особое место занимает Россия, являясь ключевым стратегическим направлением, поэтому в 2022 году специально для российского рынка был создан бренд ENSMAS.

На сегодняшний день предложение ENSMAS включает в себя оборудование и программное обеспечение для промышленной автоматизации и решения для ведения непрерывных критических технологических процессов и управления критичными объектами гражданской инфраструктуры.

Для производства товаров для промышленной автоматизации под этой торговой маркой CHINT задействует 2 свои производственные площадки – Chitic Control Engineering и Xinhua Control Technology. Это ведущие провайдеры систем автоматизации и дигитализации на внутреннем рынке Китая, они участвовали в сотнях значимых национальных проектов на родине (например, в строительстве космодрома Цзюцюань и международного аэропорта Пекина). Chitic выпускает программируемые логические контроллеры (ПЛК), распределённые системы управления (РСУ), в том числе отказоустойчивые, промышленные панели оператора с сенсорным управлением и прочее, является обладателем национальной государственной премии «За научно-технический прогресс» и премии «Выдающийся промышленный продукт». Xinhua создаёт инновации на собственной исследовательской базе в Шанхае, получила более 100 патентов и произвела более 1000 внедрений, также получила «Национальную награду в области науки и техники» и множество других наград. Именно эти две супер-компании, сконцентрировавшие в себе весь 35-летний опыт исследований и производства, создадут для России свои лучшие продукты для автоматизации техпроцессов. 

Впрочем, качество продукции CHINT уже давно известно на российском рынке. Среди клиентов такие отраслеобразующие предприятия, как ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат», АО НПО «Техномаш», ООО УК «Металлоинвест», российское подразделение OTIS.  Также в своём производстве CHINT использует оборудование и материалы DU PONT, Werth, BASF, GF, DSM. 100% изделий проходят испытания в процессе производства по многим параметрам. 

Итак, в первую волну, под локальным брендом ENSMAS компания выводит на российский рынок:

• cистемы автоматизации – аппаратно-программные комплексы для обеспечения промышленной автоматизации и ведения непрерывных критических технологических процессов, в том числе управление критическими объектами гражданской инфраструктуры. Представлены системы для автоматизации на разных уровнях – от одиночного станка до предприятия. Ниже мы подробно расскажем о ПЛК и РСУ в данной продуктовой линейке и о возможностях их применения для различных объектов и производств;
• графический терминал оператора (рис. 1) – устройство, предназначенное для графического отображения параметров процессов АСУ ТП и элементов управления для корректировки параметров в системах управления. Терминал имеет сенсорный экран, оснащён портами Ethernet для обмена данными с удалённым компьютером или контроллерами. Позволяет управлять процессами непосредственно с панели с помощью сенсорного дисплея или подключённых устройств ввода.  Корпус терминала изготовлен из ударопрочного ABS-пластика. Печатная плата имеет трёхслойное защитное покрытие для обеспечения надёжной работы в суровых промышленных условиях.
  
  

Использованы широкоформатные экраны TFT LCD нового поколения для человеко-машинных интерфейсов, имеющие следующие размеры и разрешения: 

• 7″, 10″; 16:9; 1024×600; 
• 15,6″; 16:9; 1920×1080. 

Среди преимуществ:

• широкий угол обзора;
• наработка матрицы на уровне 50 000 часов;
• коммуникации: Modbus (RS-232, RS-485, RS-422, Ethernet);
• USB-порт для программирования и подключения внешних накопителей.

Программируемый логический контроллер MAS200 

MAS200 – это компактный ПЛК «всё в одном» для машин и механизмов – оптимальное сочетание функционала и цены (рис. 2).

ПЛК MAS200 – отличное решение для автоматизации машин и механизмов. Простой, недорогой и компактный программируемый логический контроллер с интегрированным вводом/выводом и возможностью наращивания дополнительных входов/выходов. Мощный процессор обеспечивает быстрое логическое управление с обработкой аналоговых и дискретных, входных и выходных сигналов.

Сферы применения

ПЛК MAS200 идеален для построения небольших локальных систем автоматизации, а также включения в распределённые системы управления и диспетчеризации с использованием проводных и беспроводных технологий.  Широко применяется:

• в системах водоподготовки;
• в системах вентиляции и жизнеобеспечения зданий, на объектах ЖКХ; 
• на производственных линиях по дерево- и металлообработке (конвейеры и т.д.);
• при управлении пищеперерабатываю-щими и упаковочными аппаратами;
• при управлении климатическим оборудованием, для автоматизации ко-тельных;
• в сфере производства строительных материалов, для управления малыми станками и механизмами.

Основные преимущества MAS200:

• наличие встроенных дискретных и аналоговых входов/выходов на борту;
• большое количество модулей расширения (один CPU поддерживает до 15 модулей расширения, из них один – коммуникационный);
• простое и удобное программирование в системе CODESYS V.3.5; 
• передача данных на верхний уровень по протоколу MODBUS, 2 последовательных порта (RS-232, RS-485) и опционально Ethernet;
• подключение панелей операторов, GSM-модемов, считывателей штрих-кодов и т.д.;
• представлен в двух исполнениях по питанию (~220 В и =24 В).

Базовые блоки различаются по номенклатуре интерфейсов связи (либо RS-232 & RS-485, либо RS-232 & 2 RS-485 & 1 Ethernet), по количеству и типам интегрированных каналов ввода-вывода (от 16 до 24 каналов цифрового ввода-вывода (8+8 или 10+14) либо 21 канал ввода-вывода (10+8 цифровых, 2+1 аналоговых)). Выходы могут быть транзисторными либо с применением реле.

Все базовые блоки построены на унифицированной процессорной базе и отличаются только набором интегрированных периферийных каналов.

Модули расширения 

Модули расширения имеют от 8 до 16 цифровых входов и выходов с транзисторным выходом или выходом с реле, от 4 до 8 аналоговых входов с числом диапазонов термопары от 2 до 8 с точностью 0,2% или 0,5%, а также комбинированные модули. 

Специализированные модули расширения

Для мониторинга состояния электрических сетей используются модули расширения, способные работать напрямую с трёхфазными сетями переменного тока напряжением 0,4 кВ.

MAS200-1730 – 4-контурная измерительная защита (ток переменного тока 12 каналов, сопротивление 4 каналов, напряжение 1 канала системы).

MAS200-1731 – трёхфазный модуль сбора электрических параметров (трёхфазное напряжение, трёхфазный ток, мощность и так далее).

Коммуникации

Широкие коммуникационные возможности контроллера MAS200 при необходимости могут быть расширены для подключения к различным промышленным сетям. Для этого есть следующие средства: автономный программируемый коммуникационный шлюз, (имеющий 1 канал Ethernet, 2 канала RS-485, 1 канал RS-232), модуль интерфейса связи Ethernet, модуль интерфейса связи PROFIBUS – DP-ведомый, модуль расширения последовательного порта RS-485.

Конфигурирование и программирование MAS200

Программирование контроллера осуществляется в среде CodeSys версии 3.5. Этот инструментальный программный комплекс промышленной автоматизации предоставляет все пять определяемых стандартом МЭК 61131-3 и поддерживает список команд (IL), лестничную диаграмму (LD), структурированный текст (ST), функциональную блок-схему (FBD), функциональную схему последовательности (SFC). Кроме того, поддерживается дополнительный язык программирования CFC (Continuous Function Chart). Среда программирования, аппаратный драйвер и библиотеки предоставляются бесплатно.

Мини-РСУ MAS400 для небольших и средних систем, требующих резервирования

Мини-РСУ MAS400 – это модульное решение для задач автоматизации малого и среднего уровня, требующих резервирования ЦПУ и модулей управления (рис. 3). Подходит для управления дискретными процессами небольших систем на непрерывных производствах и ПАЗ, не требующих сертификатов SIL.

Масштабирование РСУ MAS400: 

• до 32 станций управления; 
• до 64 рабочих станций (оператора или инженера);
• до 2 ЦПУ на станцию управления;
• до 32 модулей ввода-вывода на одну станцию. 

Особенности: 

• стиль конфигурирования аналогичен РСУ;
• резервирование источника питания, сети, модулей управления (ЦПУ), модулей ввода/вывода; 
• модули c функцией регистрации последовательности событий SOE, с точ-ностью 0,25 мс;
• онлайн-изменения конфигурации и программы;
• одиночная станция управления может использоваться как ПЛК с возможностью последующего расширения (объединения) до РСУ.

Сферы применения мини-РСУ

ПЛК MAS400 отлично подходит для автоматизации производственных линий и промышленных установок непрерывного действия. Возможность дублирования компонентов делает его идеальным для ответственных применений:

• в системах водоподготовки;
• в нефтяной и нефтехимической промышленности;
• в угольно-химической промышленности; 
• в теплоэнергетике;
• на производственных линиях в машиностроении;
• в фармацевтической промышленности;
• для систем управления в коммунальном хозяйстве.

Основные преимущества MAS400

• наличие большой номенклатуры модулей дискретных и аналоговых входов/выходов;
• большое количество модулей расширения (до 32);
• возможность резервирования цепей питания, сетевых коммуникаций, отдельных модулей;
• передача данных на верхний уровень по протоколу MODBUS RTU/TCP;
• 2 комбинированных RS-485/Ethernet-порта; 
• возможность подключения панелей операторов, GSM-модемов, считыва-телей штрих-кодов и т.д.;
• простое и удобное программирование в системе ENSMAS MAS400.

Технические характеристики

Все базовые блоки построены на унифицированной процессорной базе и отличаются только набором коммуникационных функций. Типы интерфейсов связи: Ethernet и RS-485. В максимальной комплектации доступны:

• два канала Ethernet, два канала RS-485, поддержка протокола Modbus TCP, протоколов ведущего и ведомого устройств Modbus RTU, поддержка до 32 ведомых устройств;
• встроенный промышленный микро-процессор;
• область данных 2 ГБ, память 512 МБ;
• многозадачная операционная система, работающая в режиме реального времени (RTOS);
• база данных реального времени (RTDB);
• резервирование 1:1.

Модули ввода-вывода РСУ MAS400

Для обслуживания требуемого количества каналов ввода-вывода предлагается обширная номенклатура модулей расширения. Любой центральный процессор поддерживает до 32 модулей расширения.

Модули расширения в зависимости от типа могут иметь от 8 до 16 каналов аналогового ввода, или от 16 до 32 каналов цифрового ввода, или до 16 каналов цифрового вывода. Модули различаются по типу: терминальные и резервные. Также возможно подключение термопар.

Модули коммуникации

Контроллер MAS400 обладает богатыми коммуникационными возможностями благодаря встроенным интерфейсам. Если их возможностей недостаточно, с помощью модулей расширения контроллер можно подключить к промышленным сетям:

• CT1150 – 4-портовый коммуникационный модуль Modbus  RTU master/slave (RS-485); 
• CT1151 – шлюз SNET 2.0 / Modbus TCP <–> PROFIBUS-DP;
• CT1142 – оптоволоконный модуль связи для подключения дополнительных корзин;
• CT1144 – модуль интерфейса связи Modbus RTU.

Конфигурирование и программирование MAS400

Программирование контроллера происходит в среде ENSMAS MAS400. Этот инструментальный программный комплекс состоит из программного обеспечения с инженерной настройкой ChiticMaker для станции инженера и программного обеспечения для осуществления контроля в режиме реального времени ChiticView для станции оператора. 

ChiticMaker поддерживает все пять определяемых стандартом МЭК 61131-3 языков:

• IL (Instruction List) – ассемблер-подобный язык;
• ST (Structured Text) – Pascal-подобный язык;
• LD (Ladder Diagram) – язык релейных схем;
• FBD (Function Block Diagram) – язык функциональных блоков;
• SFC (Sequential Function Chart) – язык диаграмм состояний.

Система отказоустойчивого управления TSxPlus c тройным резервом 

TSxPlus – это система отказоустойчивого управления, идеальна для ПАЗ (рис. 4). 

Для контроля и защиты потенциально опасных систем сегодня внедряются системы безопасности, которые активируются в случае риска аварийной ситуации. Особенно это актуально для нефтегазовой, химической промышленности и электростанций. В случае возникновения потенциально аварийной ситуации система отключает оборудование, прекращает подачу опасных веществ, подаёт сигнал об опасности и т.д. 

Параметр SIL (Safety Integrity Level) описывает способность системы обеспечивать безопасность. Например, уровню SIL3 соответствует 1 отказ на 10 млн рабочих часов. 

TSxPlus гарантирует высокий уровень отказоустойчивости благодаря архитектуре с тройным модульным резервированием (TMR). ПЛК TSxPlus сертифицирован TÜV Rheinland на соответствие правилам функциональной безопасности уровня SIL3, что позволяет использовать TSxPlus во всём мире в критически важных для безопасности приложениях. В дополнение к сертификату функциональной безопасности система также имеет сертификат информационной безопасности ISASecure EDSA и соответствует стандартам IEC62443. 

Аппаратная платформа TSxPlus включает в себя монтажную корзину, модули главного процессора, модули ввода, вывода, питания и связи, реализовано тройное резервирование главного процессора, коммуникационного модуля, входных и выходных модулей с использованием мажоритарной логики, усовершенствованную функцию самодиагностики, режим понижения класса 3-2-1-0. 

Программная платформа – это комплекс Architect, включающий в себя Architect Monitor, Architect Event, OPC Server, Architect DTLibrary и Architect Viewer. Система TSxPlus поддерживает коммуникационные протоколы Modbus TCP, Modbus RTU/ASCII для связи со сторонними системами. 

ПЛК TsxPlus оптимален для построения отказоустойчивых систем автоматизации, связанных с безопасностью, в нефтегазовой, энергетической, нефтеперерабатывающей, химической или любой другой промышленности, например:

• управление турбоагрегатами разного назначения, турбокомпрессорами, 
• управление генераторами энергоблоков,
• промышленными установками ответственных техпроцессов.

Критические технологические установки:

• система противоаварийной защиты (ПАЗ); 
• система управления горелкой (BMS);
• защита от пожара и утечки газа (F&G);
• система аварийного отключения (ETS).

Характеристики модуля главного процессора:

• двухъядерный ЦПУ, частота 800 МГц, операции с плавающей запятой;
• память 512 Мбайт;
• объём для хранения данных 32 Мбайт;
• объём энергонезависимой памяти для данных 1 Мбайт;
• поддержка многозадачности;
• скорость выполнения задачи от 5 мс;
• возможность установки до трёх модулей для резервирования;
• поддержка онлайн-замены.

Характеристики коммуникационного модуля:

• интерфейс Ethernet x2;
• избыточная сеть Ethernet 1000м/100м (интерфейс RJ45);
• поддержка протокола Modbus TCP;
• поддержка связи Peer-to-Peer;
• последовательный порт 4 x (разъём DB9, RS-485/422);
• поддержка протокола Modbus RTU/

ASCII. Можно установить до 4 коммуникационных модулей для осуществления резервированной связи;

• встроенный брандмауэр;
• поддержка «горячей» замены.

Основные типы модулей расширения TSxPlus представлены в табл. 1.
Для конфигурирования и программирования TSxPlus используется программное обеспечение Architech. 

Распределённая система управления (РСУ) MAS 8600

MAS 8600 разработана для средних и больших систем на объектах, требующих непрерывной эксплуатации без ос-тановки в течение 3 и более лет (рис. 5).

Крупномасштабная DCS (РСУ) система MAS 8600 – распределённая система управления (РСУ), представляет собой сетевую комплексную автоматизированную систему управления с поддержкой до 64 000 технологических параметров и 256 станций оператора.

РСУ MAS 8600 является воплощением 35-летнего опыта компании в области автоматизации объектов электрогенерации и критичных непрерывных процессов. 

К настоящему времени MAS8600 имеет множество примеров внедрения в целом ряде промышленных сегментов, таких как нефтепереработка, химическая промышленность, выработка электроэнергии, теплогенерация, металлургическая, бумажная промышленность, производство цемента, переработка отходов, а также в системах водоочистки и водоподготовки.

Преимущества 

100% логическое и физическое резервирование процессорных модулей, линий питания – в каждый компонент системы подводится две линии питания, коммуникаций как между ЦПУ и модулями ввода/вывода, так и между ЦПУ и АРМ.

Этим комплексом решений обеспечивается доступность системы 99,97%, среднее время наработки на отказ более 200 000 часов.

Автономный 2-контурный контроллер управления положения клапаном турбины и защиты турбины от превышения скорости вращения.

Модули c функцией регистрации по-следовательности событий SOE, с точностью 0,25 мс.

До 868 модулей на одну станцию управления (пара ЦПУ). Архитектура системы представлена на рис. 6.
Далее приведём основные характеристики РСУ MAS 8600. 

Коммуникации

• Тип сети: промышленный Ethernet с протоколом TCP/IP через оптоволокно или витую пару
• Пропускная способность данных: 640 000 точек/с
• Сетевая топология: звезда/кольцо
• Резервирование сети: двойная избыточность (физическая, логическая полная избыточность)
• Максимальное число узлов, поддерживаемых сетью: 255
• Загрузка сети данных: < 20%

Модуль управления NCU

• CPU: ARM (произведён в Китае)
• Память: 2 ГБ (тип DDR3 1333 МГц)
• Высокая скорость обработки:
  – 999 программных блоков FBD программ, максимум 512 элементов на блок
• Максимальная ёмкость RTDB (базы данных реального времени):
  – 64 000 аналоговых сигналов;
  – 64 000 дискретных сигналов
• Сетевой формат уровня управления процессом

Модуль ввода/вывода

• Ввод аналоговых величин: точность ≤ 0,1%, в диапазоне рабочих температур окружающей среды от –20 до +60°C при влажности до 95% (без выпаде-ния росы)
• Разрешение SOE: ≤ 0,25 мс – один из лучших показателей в мире

Интеллектуальная дистанционная система I/O использует TCP/IP на скорости 100 Мбит/с.

HMI (АРМ оператора) 

• Процессор  > 2,6 ГГц, два ядра, разряд-ность 64 бита 
• Разрешение экрана: 1920×1080
• Время обновления экрана: < 1 c
• Время обновления данных: < 0,5 c

Надёжность

• Избыточность ЦПУ управления, избыточность питания, избыточность связи, избыточность ввода-вывода
• MTBF > 200 000 часов;
• Коэффициент доступности > 99,97%

Конфигурирование и программирование MAS8600

Программирование контроллера осуществляется в среде iCAN. Этот инструментальный программный комплекс промышленной автоматизации объединяет среду для конфигурирования аппаратной базы системы РСУ, инструментарий для создания человеко-машинного интерфейса станций оператора, средства для управления и архивирования сообщений и редактор для написания программы управления (на основе языков, определяемых стандартом МЭК 61131-3, и языка программирования CFC с произвольным размещением блоков и расстановкой порядка их выполнения).

Примеры внедрения РСУ MAS 8600

Генеральный подряд 

• Shaanxi Weinan Jiacheng Plastic Industry, РСУ и приборы: производственная линия полипропилена 40 000 т/г
• Объект генподряда на контроль, клапан и монтаж цеха гидрирования Shaanxi Hongqing Pharmaceutical Chemical Co., Ltd
• Shaowu Zhongzhu Paper Co., Ltd. 45 000 т, генеральный подряд на расширение производства с внедрением автоматизированного управления

Энергетика 

• Модернизация и реконструкция MCS агрегата № 3 (4×330 MВт)
• Zhejiang Zheneng Lanxi Power Generation Co., Ltd., машинный блок № 3, № 4 мощностью 660 МВт DEH+ETS
• Индонезия Li Bai, проект: DEH+ETS конденсационная паровая турбина с промежуточным перегревом мощностью 250 MВт

Переработка отходов

• Шанхай, экологическая среда округа Тайюань, РСУ замкнутого цикла производства сжигания бытовых отходов для выработки электроэнергии
• Проект интеграции управления бытовыми отходами в городских и сельских районах округа Ниндэ
• Шэньчжэньский проект по производству энергии из отходов агролесоводства и биомассы

Другие отрасли 

• Первая очередь проекта по распределению энергии природного газа на космической базе Сиань
• Проект дуговой печи Baotou Shenghua Resources Technology Co., Ltd. 2×25 500 kВ∙A 
• Интегрированная испытательная среда ядерного реактора и системы управления приборами по контуру китайского института ядерных исследований

Для поддержки предлагаемых продуктов и решений работает официальное представительство в Москве. Вопросы гарантии и технической поддержки решаются на месте. При необходимости модернизации сотрудничество с пользователем позволит в кратчайшее время найти оптимальный вариант. 

Компания ориентирована на долгосрочное обеспечение репутации, поэтому не возникнут сложности с сервисом и поддержкой продуктов. 

Компания обеспечит помощь в профессиональной подготовке обслуживающего персонала для приобретаемых систем. Многолетний опыт компании в разработке, изготовлении, внедрении и поддержке предлагаемых систем в ответственных проектах не оставляет сомнений в правильности выбора. 

Заключение

Как видно из данного обзора, характеристики оборудования для промышленной автоматизации способны удовлетворить большинству запросов. Компания предлагает широкий выбор оборудования и ПО для систем разного размера и широкого круга задач – от локального управления машиной или механизмом до автоматизации нефтехимического комплекса, способного в течение нескольких лет работать без остановки.

Необходимость перевода проектов на эти средства автоматизации становится очевидной. ●