В рамках программы международного сотрудничества по ядерной безопасности на Кольской АЭС был реализован уникальный проект автоматизации комплекса по переработке жидких радиоактивных отходов (КП ЖРО). Современные технологии переработки, не имеющие аналогов в мире, предназначены для извлечения ЖРО из ёмкостей хранения и очистки их от радионуклидов. Развитие отрасли в соответствии с принятой Федеральной целевой программой предполагает тиражирование подобных проектов по линии международного сотрудничества в рамках повышения безопасности и обеспечения надёжной работы атомных станций. Благодаря КП ЖРО за 10 лет Кольской АЭС удастся полностью избавиться от ЖРО, накопленных с начала эксплуатации станции.
В этой статье представлена разработанная и внедрённая информационно-аналитическая система контроля оборудования и технологических процессов комплекса переработки жидких радиоактивных отходов (ИАСК КП ЖРО) Кольской АЭС. Система осуществляет мониторинг, оперативный анализ и архивацию всех технологических параметров комплекса. При этом она реализует их обобщённое 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, а также транслируют данные по протоколу TCP/IP в общестанционную сеть, где они доступны через обычный Web-интерфейс (Internet-браузер — «тонкий» клиент). Внедрение проекта создало условия для объединения информационных потоков отдельных технологических процессов КП ЖРО в единую интерактивную аналитическую систему, позволяющую не только осуществлять глобальную диспетчеризацию всего процесса переработки, но и прогнозировать временно́е поведение его параметров с точки зрения безопасности и эффективности.
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 твёрдое состояние, пригодное для дальнейшего захоронения на длительное время (определяется периодом полураспада радионуклидов и составляет в среднем от 300 до 500 лет). Объект уникален во всех отношениях: от внутреннего интерьера, оставляющего абсолютное впечатление пребывания на космической станции, стиля компьютерных 3D-игр до обилия применённых и функционирующих в нём новейших технологий робототехники и ионоселективной очистки ЖРО от радионуклидов.
Комплекс состоит из нескольких технологически связанных между собой подсистем (рис. 1).
Подсистемы изъятия жидких радиоактивных отходов А1 и А4 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, помещённых 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, извлечённых из хранилищ. Подсистема А3 предназначена для цементирования выделенных и переведённых в твёрдую фазу отходов и находится в настоящее время в стадии развёртывания. Кроме того, в комплекс входят разнообразные вспомогательные системы (ВС), такие как спецканализация, вентиляция, подсистема технической воды и т.п.
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 отображались на дисплеях соответствующих АРМ 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.
На момент начала работ по созданию ИАСК КП ЖРО эти подсистемы хотя и были связаны технологически (так называемые горизонтальные связи), но не были объединены в единое информационное пространство, что затрудняло процесс обобщённого восприятия информации оперативным персоналом, контроля и управления системой. Поэтому было принято решение объединить данные, поступающие от подсистем. Для этого производилась обработка большого потока данных и визуализация их на большом (10×2 м) экране коллективного пользования (ЭКП) в помещении центральной диспетчерской (см. рис. 2).
Кроме того, было решено создать на серверах ИАСК глобальную резервируемую базу данных архивов всех текущих технологических параметров комплекса. Учитывая особые требования к надёжности будущей системы и одновременно необходимость её гибкости и полного резервирования (вплоть до линий передачи данных), для реализации проекта была выбрана SCADA-система GENESIS32 компании ICONICS (последняя версия 9.10), включающая в себя подсистему резервирования Data-WorX32 Pro. Также было запланировано проводить непрерывный мониторинг всего оборудования ИАСК (серверов, коммутаторов, контроллера ЭКП, локальных АРМ) по протоколу SNMP, удобные и модернизированные средства работы с которыми также включены в состав пакета GENESIS32 V 9.10.
Информационно-аналитическая система контроля оборудования и технологических процессов предназначена для интеграции и представления обобщённой 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 взаимосвязей. Удобный анализ данных (в том числе и архивных) сделал возможным прогнозирование временно́й эволюции процессов, что привело к высокой предсказуемости их развития и предоставило возможность оперативного принятия мер по предупреждению нештатных ситуаций, обеспечивая тем самым безаварийную и надёжную эксплуатацию КП ЖРО.
Основными функциями ИАСК КП ЖРО являются следующие:
организация обобщённого 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.
Для обеспечения безотказной работы системы при выходе из строя аппаратных компонентов было применено решение по их резервированию (рис. 3).
Основные функции по сбору, регистрации и хранению информации защищены от одиночного отказа аппаратных средств за счёт 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. Пусконаладочные работы также проводились в условиях непрерывного производственного цикла. Для связи с объединяемыми подсистемами вся необходимая информация снималась с контроллеров подсистем параллельно.
Управление технологическими процессами в подсистемах А1, А2, А3 и А4 организовано на базе контроллеров S7-300 компании Siemens. Для связи с ИАСК использованы коммуникационные процессоры Siemens CP 343-1 (343-1EX20-0XE0). В подсистеме А5 и вспомогательных системах применены контроллеры TSX Quantum. Для организации сбора данных на серверах ИАСК (основном и резервном) были инсталлированы два OPC-сервера: KEPware Enhanced 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 обработка, компоновка и администрирование потоков данных осуществляется посредством модуля DataWorX32 Pro SCADA-системы GENESIS32 V 9.10, в котором также предусмотрены и реализованы алгоритмы отображения динамических элементов на АРМ и экране коллективного пользования ИАСК.
Обмен данными в ИАСК был организован при помощи независимых сетевых коммутаторов Cisco. Для приёма данных от подсистем КП ЖРО серверы ИАСК имеют 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 сохраняет работоспособность при отказах одного из серверов за счёт применения модуля DataWorX32 Pro GENESIS32 V 9.10, включающего поддержку резервирования данных OPC, тревог и архивов. При этом повышение надёжности 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, модуль DataWorX32 Pro GENESIS32 V 9.10 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 системы ИАСК при отключениях электропитания в её состав были включены источники бесперебойного питания, гарантирующие работу всей системы (включая ЭКП) в течение получаса при отсутствии основного электропитания.
Для организации предоставления динамической информации о текущих процессах в диспетчерской КП ЖРО был смонтирован и подключен к ИАСК экран коллективного пользования (ЭКП), на котором отображается главная мнемосхема, содержащая все подсистемы комплекса. Цветовая гамма, размеры шрифтов и способы отображения процессов выбирались с учётом 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 сигнализирующим «Внимание, опасность!») означает, что он открыт, а следовательно, по данному трубопроводу может перемещаться радиоактивное содержимое. Зелёный цвет вентиля означает, что он закрыт и всё — в штатном режиме. Алгоритмы отображения движения среды по трубопроводам комплекса как функции сигналов, поступающих с OPC-серверов подсистем, разрабатывались квалифицированными технологами компании «СОВАСАТОМ». 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 (видеостена) представляет собой 10 видеокубов производства компании Eyevis c разрешением каждого куба 1024×768, объединённых 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 освещённости не оказывает негативного влияния на качество изображения.
В проекционных модулях установлена двухламповая система и реализован режим автоматической замены лампы. Предусматриваются 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 секунды. 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 видеостене, смонтированной из 10 отдельных проекционных модулей, физические зазоры между отдельными видеокубами составляют не более 0,3 мм.
Благодаря применению технологий DynamicBlack, SmoothPicture, Brilliant-Color и TrueVision достигается высокий уровень контрастности, цветовой согласованности и «мягкости» изображения.
На локальных АРМ (АРМ оператора и АРМ администратора ИАСК) помимо главной мнемосхемы персонал имеет возможность оперативного просмотра архивных сообщений о тревогах, анализа причин их возникновения и квитирования, а также визуализации всех контролируемых данных из общего архива. Доступ к данным реализован на основе технологии «толстых» клиентов посредством обмена данными с серверами ИАСК по протоколу ОРС. На каждом АРМ используется платформа на базе ОС Windows XP SP2, а лицензии GENESIS32 для экранных форм и web-компонентов рабочих мест, которые активированы на серверах ИАСК, потребляются удалённо через Интранет. Компонент визуализации данных GENESIS32 GraphWorX32, являясь ОРС-клиентом, осуществляет приём и отображение информации по мере её поступления на серверы.
Экран коллективного пользования подключён к серверам ИАСК через специализированный компьютер-контроллер (контроллер ЭКП), являющийся, по сути, локальным АРМ с точки зрения сервера. Вся экранная область ЭКП отображает обобщённый 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 удалённые 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 предоставляющий удалённый доступ к данным ИАСК. При этом для визуализации данных на удалённых АРМ по Web-доступу требуется только наличие операционной системы, уровнем не ниже 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. 4.
Следует подчеркнуть, что подсистема безопасности ICONICS GENESIS32 отслеживает права доступа подключившегося Web-клиента и при входе требует его логин и пароль. В то же время подсистема лицензирования ведёт учёт по количеству одновременно подключённых к ИАСК Web-клиентов. В настоящей конфигурации ИАСК их число не может превышать семи.
В своей работе ИАСК оперирует с 15 000 технологических параметров пяти подсистем КП ЖРО. Для ускорения их ввода в пространство регистров модуля DataWorX32 Pro и дальнейшего использования для обработки и визуализации в среде GENESIS32, а также контроля качества сигналов специалистами ГК «Антрел Автоматизация» был разработан комплекс программ, осуществляющий анализ действующих OPC-серверов КП ЖРО, сортировку и классификацию их тегов в соответствии с задачами ИАСК. Затем был произведён экспорт полученной структуры в GENESIS32. При этом на порядок были снижены трудозатраты на ввод, анализ и классификацию тегов реальных значений технологических параметров.
При создании ИАСК особое внимание уделялось её 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 SNMP. На рис. 5 приведён пример экранной формы тестирования узлов локальных сетей, коммуникационного оборудования и вычислительных систем ИАСК на базе протокола SNMP.
Система вычисляет и отображает проценты загрузки ядер процессоров всех АРМ, использование оперативной памяти и жёсткого диска, а также состояние четырёх 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 — зелёным. Аналогичные типы индикации предусмотрены и для отображения состояния коммутаторов.
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. ●
Авторы — сотрудники ЗАО «СОВАСАТОМ», ГК «АНТРЕЛ Автоматизация», Кольской АЭС и фирмы ПРОСОФТ
Телефон: (495) 234-0636
E-mail: info@prosoft.ru
Однофазные источники бесперебойного питания Systeme Electric
Почти все современные сферы промышленности, IT-инфраструктура, а также любые ответственные задачи и проекты предъявляют повышенные требования к питающей сети – электропитание должно быть надёжным, стабилизированным и обеспечивать бесперебойную работу. В данной статье мы рассмотрим решения по однофазному бесперебойному питанию от российской компании Systeme Electric. 28.12.2023 СТА №1/2024 869 0 0Однопроводный канал телеметрии по PLC
В статье рассматриваются методы реализации однопроводных каналов передачи данных по силовым электросетям в жилых зданиях, загородных и промышленных помещениях. В качестве информационного провода предлагается использовать проводник «нейтраль» электропроводки. Приводятся анализ возможных конфигураций каналов передачи данных этого типа и результаты экспериментальных проверок. Рассматриваются преимущества новых методов по сравнению с традиционными PLC и области возможного применения данной технологии. 28.12.2023 СТА №1/2024 919 0 0BioSmart Quasar 7 — мал да удал
Компания BIOSMART в пандемийном 2020 году весьма своевременно представила свой первый лицевой терминал Quasar (рис. 1) с диагональю экрана 10 дюймов. Уже в следующем, 2021 году был представлен бесконтактный сканер рисунка вен ладони PALMJET (рис. 2). Ну а в текущем 2023 году компания представила новую уменьшенную модель лицевого терминала Quasar 7 (рис. 3), который смог в компактном корпусе объединить обе передовые технологии бесконтактной биометрической идентификации. 28.12.2023 СТА №1/2024 888 0 0Открытые сетевые платформы — когда сети и вычисления в одном устройстве
Открытая сетевая платформа (ONP) – это мощное средство для реализации как простых, так и масштабных сетей, а также инструмент, который позволяет в одном высокопроизводительном устройстве реализовать целый вычислительный комплекс, объединяющий внутри себя коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевые экраны, а также сам сервер обработки данных. Используя все преимущества данной архитектуры, компания AAEON разработала своё решение, сетевую платформу FWS-8600, на базе высокопроизводительных процессоров Intel Xeon Scalable 2-го поколения. В статье раскрыты детали и особенности ONP, характеристики FWS-8600, а также почему использование процессоров Intel Xeon Scalable 2-го поколения значительно увеличивает потенциал платформы. 28.12.2023 СТА №1/2024 842 0 0