ООО "Уралприбор" является надежным поставщиком оборудования и приборов для предприятий атомной отрасли.

 

 

Главная / О предприятии / Научно-технический потенциал/Лаборатория средств промышленной автоматизации

Лаборатория средств промышленной автоматизации

Основное направление деятельности лаборатории – разработка средств автоматизации (технических средств и программного обеспечения), создание, внедрение и последующее сопровождение комплексов средств автоматизации и созданных на их основе АСУТП на предприятиях разделительной отрасли.

В номенклатуру разрабатываемой лабораторией продукции входят:

  • аппаратура программно-логического управления технологическими процессами;
  • аппаратура управления исполнительными устройствами;
  • аппаратура и системы бесперебойного питания.

С момента основания в 1958 году в лаборатории создано несколько поколений средств автоматизации, эксплуатирующихся на предприятиях разделительной отрасли.

Каждое поколение предназначалось для решения задач, актуальных на момент создания:

  • замена релейно-контактных схем контроля и управления технологическими процессами на бесконтактные схемы на базе логических ИС и полупроводниковой силовой электроники (комплекс АКСУ-М).
  • замена схем жесткой логики на базе логических ИС малой степени интеграции на программируемые с применением микропроцессоров и локальных сетей передачи данных (комплекс АКСУ-2).
  • повышение надежности и качества функционирования, обеспечение отказоустойчивости систем контроля и управления опасных объектов за счет резервирования элементов и дублирования важнейших функций (комплексы АКСУ-Челнок, АКСУ-КИУ).
  • дальнейшая минимизация аппаратуры, расширение номенклатуры технических средств для построения распределенных систем, повышение производительности и надежности процессоров и локальных сетей передачи данных между уровнями АСУТП, применение развитых средств и методов программирования для сокращения сроков создания АСУТП (комплекс АКСУ-3).

Комплексы АКСУ обеспечивают построение АСУТП на основе программируемых контроллеров на нижнем уровне и персональных ЭВМ на верхнем уровне АСУТП, объединяемых локальными сетями передачи данных между уровнями системы.

Комплекс АКСУ-М объединяет технические средства на основе ИС малой степени интеграции и тиристорных ключей в аппаратуре управления исполнительными устройствами. Впервые введен в эксплуатацию в 1984 - 1985 гг. взамен физически и морально устаревшего релейно-контактного оборудования. Оборудование АКСУ-М выпускалось Приборным заводом УЭХК до 1999 г. В настоящее время системы контроля и управления на основе АКСУ-М эксплуатируются на ОАО «УЭХК», ОАО «АЭХК», а также на разделительных заводах КНР.

Применение комплекса АКСУ-М в составе систем контроля и управления технологическими процессами существенно повысило надежность функционирования и снизило трудоемкость обслуживания.

Специализированный комплекс АКСУ-Челнок разработан в 1993 г. для автоматизации технологических процессов перелива гексафторида урана.

В аппаратуре комплекса реализованы технические решения, направленные на обеспечение требуемой надежности функционирования и отказоустойчивости системы контроля и управления опасными технологическими процессами.

В структуре контроллера серии 2400, основного программно-логического элемента комплекса, впервые реализованы:

  • «горячее» резервирование процессорных модулей логических контроллеров;
  • дублирование системной шины;
  • аппаратный арбитр шины данных, позволяющий автоматически безударно для технологического процесса подключать к системной шине резервный процессор при отказе основного в текущем цикле. В рабочих циклах резервный процессор получает от основного через двухпортовый электронный диск полную копию оперативных данных о процессе на конец предыдущего рабочего цикла, что позволяет резервному процессору продолжить работу по рабочей программе в резервном процессоре с исправным комплектом данных.

Для программирования прикладных задач логических контроллеров применяются языки высокого уровня и методы структурного объектно-ориентированного программирования.

АСУТП на основе комплекса АКСУ-Челнок успешно функционирует с 1995 г. на ОАО «УЭХК».

Комплекс АКСУ-2 создан в 1997 г. Основным элементом программно-логического управления в комплексе является логическая стойка (контроллер) 2002, которая обеспечивает алгоритмическую гибкость и высокую функциональность АСУТП на основе АКСУ-2.

Высокая производительность и быстродействие стойки 2002 обеспечивается многопроцессорной структурой с общей шиной и общим ОЗУ. Функции сбора аналоговых и дискретных данных, обработка данных и управление, отображение данных по месту, обмен данными с верхним уровнем распределены между процессорами.

Для программирования контроллеров серии 2002 разработана интегрированная инструментальная среда «Система визуального программирования (СВП)», которая позволяет существенно упростить и ускорить процессы создания, корректировки и отладки программного обеспечения. СВП обеспечивает наглядное отображение объектов управления и алгоритмов, синтаксический контроль, автоматическое формирование исполняемого кода программы и необходимых выходных документов. Редактор СВП обладает интуитивно понятным интерфейсом пользователя с обширной контекстной системой помощи.

Использование СВП позволяет:

  • существенно снизить трудоемкость разработки и сопровождения ПО;
  • сократить сроки разработки (корректировки) программного обеспечения;
  • упростить операцию программной стыковки между уровнями АСУТП;
  • автоматизировать процесс документирования ПО.

На предприятиях отрасли в настоящее время с помощью СВП разработано и внедрено более 40 вариантов рабочего программного обеспечения контроллеров.

В настоящее время АКСУ-2 в различных вариантах применяется в АСУТП газоцентрифужных производств на ОАО «УЭХК», ОАО «ПО ЭХЗ», ОАО «СХК», а также на одном из разделительных заводов КНР.

Комплекс АКСУ-КИУ разработан в 2005 г. для автоматизации опасных технологических процессов конденсационно-испарительных установок (КИУ) разделительных производств. Комплекс обеспечивает необходимые качества по быстродействию, информативности, развитому сервису, предъявляемые к АСУТП, и высокие показатели надежности, обеспечиваемые резервированием частей и функций системы, важных для безопасности. В комплексе широкое применение нашли микропроцессоры с более высокой производительностью, ПЛИС высокой степени интеграции, дублированные локальные сети, выносные помехоустойчивые нормирующие преобразователи, твердотельные реле.

В аппаратуре и программном обеспечении комплекса реализован целый ряд уникальных системотехнических решений, направленных на повышение живучести и отказоустойчивости:

  • дублированный логический контроллер У2000 с полным резервированием ЦП, модулей ввода-вывода и преобразований обеспечивает параллельную работу рабочего ПО процессоров в рабочем цикле, самодиагностику и взаимную диагностику, блокирование ложного управления при сбоях и надежного управления при единичных отказах;
  • развитая система сетевых интерфейсов на всех уровнях системы с дублированием каналов и автоматическим, «прозрачным» для пользователя механизмом переключения устройств при отказе/восстановлении каналов связи;
  • интеллектуальные стойки управления для различных видов нагрузки (моторные клапаны, насосы, нагреватели и т.п.) с силовыми ключами на основе твердотельных реле, позволяющие значительно повысить точность и надежность управления, обеспечить минимальные пусковые токи и уровень коммутационных помех;
  • выносные нормирующие преобразователи для аналоговых датчиков и операторские панели, устанавливаемые непосредственно на объекте.

Принципы резервирования элементов и дублирование важнейших функций системы получили дальнейшее развитие в программно-техническом комплексе АКСУ-3, разработанном в 2010 г. Комплекс предназначен для использования на нижнем уровне АСУТП ответственных и опасных технологических процессов для контроля, управления и аварийных защит основного и вспомогательного технологического оборудования. Разработка велась с учетом требований для всех подсистем разделительных заводов.

Состав технических средств комплекса АКСУ-3 для контролируемых пунктов систем автоматизации:

  • дублированные контроллеры типа У2500 и У3500, предназначенные для концентрации наиболее важных функций координированного и связного управления группами оборудования и технологических процессов. Контроллеры предназначены для выполнения функций:
  • сбора, обработки и передачи на центральный диспетчерский пункт технологических параметров и данных о состоянии оборудования КП (контролируемого пункта, установки);
  • выполнения алгоритмов аварийной защиты и блокировок;
  • формирования и выдачи управляющих воздействий на исполнительные устройства;
  • автоматического регулирования параметров технологического процесса;
  • автоматического управления исполнительными устройствами - моторными клапанами, насосами, нагревателями и т.д. посредством подачи команд на стойки и шкафы управления или соответствующую секцию контроллера У3500 при выработке сигналов аварийной защиты и при регулировании параметров;
  • поддержания информационного обмена между устройствами КП по дублированной полевой шине CAN (локальной сети);
  • формирования резервированного напряжения питания =24В для устройств локальной сети КП, не имеющих собственного источника питания (преобразователей ПНЦ, ПСИ, микроманометров МЦ4 и т.д.);
  • дистанционного задания уставок и уставочного контроля технологических параметров с формированием и передачей соответствующих сигналов на верхний уровень;
  • дистанционного маскирования и демаскирования датчиков АЗ.
  • коммутатор локальных сетей КЛС предназначен для организации информационной связи между контроллерами КП с оборудованием ЦДП. КЛС выполнен на базе промышленных коммутаторов Fast Ethernet и содержит два идентичных независимых комплекта связного оборудования;
  • нормирующие преобразователи ПНЦ устанавливаются вблизи соответствующих датчиков и предназначены для ввода и преобразования аналоговых сигналов, формирования и контроля напряжения питания датчиков, поддержания обмена с контроллером КП по дублированной полевой шине CAN;
  • преобразователи сетевых интерфейсов ПСИ предназначены для интеграции в локальную сеть КП устройств с цифровыми интерфейсами, не поддерживающих обмен по шине CAN;
  • стойки и шкафы управления исполнительными устройствами предназначены для коммутации и распределения электрической энергии на подключенные к ним потребители: моторные клапана, насосы, нагреватели и т.д. в соответствии с командами формируемыми контроллером КП;
  • панель местного управления ПМУ выполнена на основе промышленной ЭВМ с сенсорным экраном, предназначена для местного контроля и управления технологической установкой.

В настоящее время комплекс успешно испытан и с 2012 г. и начато промышленное внедрение АСУТП на основе комплекса АКСУ-3 в ОАО «УЭХК».

В рамках комплекса АКСУ-3 разработана линейка микромодулей серии 700 для встраивания в схемы контроля и управления оборудованием технологических процессов. Модули позволяют строить встраиваемые панели и пульты управления, интеллектуальные стойки управления исполнительными устройствами и оборудованием всех видов.

Лаборатория принимала участие в построении систем электропитания первой группы особой категории (по ПУЭ) на разделительных предприятиях отрасли. В состав таких систем входят разработанные лабораторией стойки питания серий 6001, 6100, 6012 осуществляющие формирование резервированного бесперебойного питания основных устройств комплексов АСУТП.