Общие технические требования к программно-техническим комплексам для асу тп гидроэлектростанций

3.1.3.1. Устройства связи с объектом (УСО) представляют собой совокупность модулей, обеспечивающих сопряжение с самым разнообразным оборудованием, датчиками, исполнительными механизмами и прочим и позволяющих принимать, обрабатывать и выдавать сигналы различного типа в широком диапазоне напряжений, токов, мощностей, длительностей импульсов и т.п., с гальванической развязкой или без нее.

3.1.3.2. Должны использоваться модули УСО, производимые в соответствии с известными промышленными стандартами, такими как VME, STD, PC/104 и др., что позволит применять широкий спектр изделий этого направления, производимых различными фирмами-производителями.

3.1.3.3. Модули УСО должны быть ориентированы на использование в системах распределенного сбора данных с возможным размещением устройств сбора непосредственно у объекта. Такие устройства должны надежно работать в жестких условиях промышленной эксплуатации технологического оборудования и обеспечивать надежную передачу информации в контроллер с преобразовыванием в устройствах удаленного сбора входного сигнала в цифровую форму с передачей по каналам RS232/485 либо по "полевым шинам" (Bitbus, Profibus, Interbus-S и др.), обеспечивающим тот или иной уровень защиты передаваемой информации.

3.1.3.4. Как правило, УСО должны выполняться интеллектуальными и включать в свой состав микропроцессоры, обеспечивающие выполнение функций первичной обработки, контроля достоверности, коррекции значений и других функций, требующих использования вычислительных ресурсов.

3.1.3.5. Устройства связи с объектом для ввода аналоговых сигналов должны воспринимать сигналы от источников, применяемых в энергетике. Перечень и технические характеристики этих сигналов приведены в табл.1.

Таблица 1

Наименование сигнала	Технические характеристики
	Градуировка	Диапазон измерения	Уровень сигнала
1. Унифицированные токовые (ГОСТ 26.011-80)	Входное сопротивление не более:250 Ом500 Ом	-	0+5; ±5;0+20; 4+20;±20 мА
2. Унифицированные напряжения (ГОСТ 26.011-80)	Входное сопротивление не менее 10 кОм, сопротивление нагрузки 250 Ом	-	0+5; 0+10; ±5; ±10 В
3. Термометры сопротивления (ГОСТ 6651-94)	50 М100 М	±50; 0-50; 0-100 °С 0-200; 0-50 °С0-100; 0-200 °С	--

Используемые измерительные преобразователи (ИП) должны быть класса точности не менее 0,5. Схема подключения и размножения сигналов не должна вносить дополнительной погрешности.

Примечание. Для термосопротивлений, расположенных в корпусе генератора, следует применять специальную фильтрацию из-за наличия значительной переменной составляющей напряжения.
3.1.3.6. Дискретная информация о состоянии технологического оборудования должна вводиться в виде двоичных сигналов "0" и "1". Источниками дискретной информации являются:

концевые выключатели электрифицированной арматуры;

блок-контакты контакторов и соленоидов включения механизмов;

контакты реле или реле-повторителей кнопок и ключей управления;

сигнализаторы предельных значений аналоговых сигналов;

дискретные датчики (реле расхода, давления, уровня, электроконтактные манометры и пр.).

В качестве сигнала "1" должны применяться:

напряжение переменного тока 220 В;

напряжение постоянного тока 220, 48 и 24 В;

замкнутое состояние контактов, рассчитанных на коммутацию указанного напряжения (сопротивление 50 Ом).

В качестве сигнала "0" - отсутствие напряжения или напряжение меньше 0,1 сигнала "1", либо сопротивление не менее 500 кОм.

Предпочтительными являются сигналы 24 и 48 В постоянного тока. Сигналы высокого напряжения должны использоваться только в тех случаях, когда невозможно использовать пониженное напряжение. При этом должны использоваться преобразователи, входящие в состав аппаратуры ПТК. Должен максимально использоваться ввод информации в виде перекидного контакта.

При вводе дискретных сигналов должны быть приняты меры по защите от реакции на "дребезг" контактов. Модули ввода сигналов должны обеспечивать гальваническое разделение вводимых сигналов по отношению к "земле" и между собой. Потеря гальванического разделения должна диагностироваться и вызывать действие предупреждающей сигнализации.

3.1.3.7. Модули вывода аналоговых сигналов должны как минимум формировать сигналы:

унифицированного тока ±5; ±20; 4-20 мА;

унифицированного напряжения ±10 В.

Модули должны выполняться с гальваническим разделением входных и выходных каналов, а также соседних каналов.

Модули вывода дискретных сигналов ПТК должны быть представлены:

изменяющимся активным сопротивлением выходной цепи при питании со стороны нагрузки напряжением 24 В и постоянным током до 0,25 А;

переключающими контактами с коммутационными возможностями по напряжению до 220 В и току до 0,5 А.

При использовании выходных дискретных сигналов дли управления исполнительными механизмами (регулирующим органом, задвижкой, двигателем), пусковыми устройствами, которые потребляют мощность большую, чем указано выше, должны применяться силовые преобразователи 24/220 В с выходным током до 5 А, входящие в состав аппаратуры ПТК.

Выходные каналы устройств вывода дискретных сигналов должны быть гальванически разделены один от другого.

Должен быть предусмотрен контроль исправности выходных каналов. При обнаружении повреждения выходной сигнал должен блокироваться.

3.1.3.8. Выходные контакты УСО для управления коммутационными аппаратами (выключателями) должны обеспечивать замыкание цепи с током 5,0 А длительностью до 1,0 с в цепях постоянного тока напряжением 220 В с индуктивной нагрузкой и постоянной времени 0,05 с, а также размыкание цепи с током 0,25 А, с коммутационной износостойкостью не менее 1000 циклов.

Выходные контакты управления задатчиками, внешними цепями блокировок должны коммутировать не менее 30 Вт в цепях постоянного тока с индуктивной нагрузкой, с постоянной времени 0,02 с при напряжениях от 24 до 250 В или при токе до 1,0 А, с коммутационной износостойкостью не менее 10000 циклов.

Выходные контакты управления элементами электрооборудования на переменном токе должны коммутировать цепи с индуктивной нагрузкой с током до 2,0 А, длительностью до 1,0 с, с коммутационной износостойкостью не менее 10000 циклов.

3.1.3.9. Для управления электродвигателями и другими исполнительными устройствами рекомендуется применение современных систем цифрового управления, построенных с использованием специализированных процессоров и силовых ключей (реализованных, например, на базе тиристоров или силовых MOSFET или IGBT транзисторов). Использование этих устройств позволяет реализовать надежные и экономичные системы управления.
3.1.4. Средства отображения

3.1.4.1. Основными средствами отображения оперативной и сигнальной информации должны быть цветные графические дисплеи высокого разрешения (разрешающая способность 1600х1200 точек, размер пиксела 0,28 мм). Размер монитора не менее 20 дюймов, частота вертикальной развертки от 65 до 90 Гц.

Возможно применение плоскопанельных дисплеев, отличающихся низким энергопотреблением, безопасностью использования и большим сроком службы (-50000 ч).

3.1.4.2. Для отображения постоперативной информации (ведение протоколов, составление отчетов, отображение результатов расчетов и т.п ) должны применяться устройства печати - принтеры (желательно цветные).

3.1.4.3. В дополнение к перечисленным выше средствам отображения в состав ПТК могут входить экраны коллективного пользования для отображения в большом масштабе обобщенной символьной и графической информации.
3.1.5. Средства ввода информации оператором

3.1.5.1. Основным средством ввода информации оператором пока является клавиатура. Могут быть использованы обычные стандартные клавиатуры либо клавиатуры в промышленном исполнении. Последние отличаются хорошей пыле- влагозащищенностью и высокой надежностью.

3.1.5.2. Другими распространенными средствами общения оператора являются мышь, трекбол, джойстик. Мышь плохо приспособлена для работы в производственных условиях и обычно рекомендуется заменять ее более защищенным трекболом. Но наиболее перспективными (но не заменяющими клавиатуры) являются сенсорные экраны, благодаря которым оператор получает возможность воздействовать на систему касанием выбранного рисунка непосредственно на экране.

3.1.5.3. Дисплеи и клавиатуры входят в состав рабочих станций, состав и количество которых определяется в процессе технического проектирования.

3.1.6.1. Для хранения технологической информации должны быть организованы несколько видов архивов: оперативный архив, объединяющий глобальный архив оперативных изменений (информационное хранилище), регистрирующий любые технологические события в системе с точностью 10 мс, и архив событий, в котором фиксируется информация о технологических и аварийных событиях, действиях оперативного персонала и т.д., а также архив долговременного хранения.

3.1.6.2. В архиве долговременного хранения хранится информация, предназначенная для последующего анализа функционирования технологического оборудования, действий оперативного персонала, а также подготовки различного рода документов, отражающих работу станции и т.д. Информация из этого архива доступна оперативному персоналу и другим пользователям станции. Должна быть реализована концепция конфигурируемости запросов и форм представления информации, позволяющие получать архивную информацию по различным признакам и представлять ее в наиболее приемлемом для восприятия виде.

Для пользователей архивной информации должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие разграничения доступа к архивной информации с учетом приоритетов пользователей.

3.1.6.3. Для хранения данных наряду с хорошо известными накопителями (НЖМД и НГМД) в условиях промышленной эксплуатации могут быть использованы твердотельные полупроводниковые накопители (SSD) на основе микросхем ФЛЭШ-памяти. Эти накопители работают в широком диапазоне температур (-25+75 °С), выдерживают вибрацию до 15-30 G, удар до 1000-2000 G.

Для организации архива должны предусматриваться накопители с большим объемом памяти (например, оптические диски).

3.1.6.4. Должны быть предусмотрены стандартные средства создания и управления базами данных (СУБД) путем использования типовых с универсальными средствами доступа и обмена, а также средства удаленного доступа к данным, реализованные на базе сетевых средств ОС РВ и обеспечивающие унифицированный доступ к любым данным из любого программного модуля. При этом должны предусматриваться средства защиты информации от несанкционированного доступа.
3.1.7. Системы и средства передачи информации

3.1.7.1 .Всё элементы ПТК должны быть объединены многоуровневой сетью связи, по которой производится обмен информацией между этими элементами.

3.1.7.2. Системы передачи данных должны быть отказоустойчивыми по отношению к объединенным техническим средствам, защищены от отказов или разрушения аппаратуры собственно передачи данных (кабелей, ответвителей, связных процессоров, "мастеров", файл-серверов и т.п.), например, резервированием и реконфигурированием.

Должны применяться помехозащищенные протоколы передачи данных. Выбор характеристик сетевых контроллеров и протоколов обмена должен удовлетворять требованиям наиболее эффективной передачи информации в реальном времени с учетом характеристик выбранной магистрали, потоков информации и расстояний между обслуживаемыми ею объектами.

3.1.7.3. Отключение магистрали не должно влиять на работоспособность подключенных к ней контроллеров. Отказ магистрали должен идентифицироваться контроллером. При этом контроллер должен переходить в автономный режим работы с видоизменением при необходимости реализованных в нем алгоритмов для работы в автономном режиме.
3.1.8. Устройства электропитания

3.1.8.1. Электропитание всех устройств ПТК должно производиться от собственных источников питания, получающих энергию от трехфазной сети переменного тока 380/220 В.

3.1.8.2. Как правило, электропитание устройств ПТК осуществляется от двух независимых источников питания через АВР. Питание устройств ПТК, реализующих функции технологических защит, должно осуществляться с наивысшей надежностью: либо от аккумуляторной батареи, либо от источника переменного тока с резервированием от аккумуляторной батареи.

3.1.8.3. Технические средства ПТК должны сохранять работоспособность при:

изменениях напряжения переменного и постоянного тока на ±25% длительностью до 100 мс;

при перерывах питания в сетях переменного и постоянного тока длительностью до 20 мс.

Технические средства, реализующие функции технологических защит, должны сохранять работоспособность при изменении частоты сети в пределах от 47 до 52 Гц.

3.1.8.4. Должна предусматриваться звуковая и световая сигнализация об исчезновении напряжения или его понижении ниже заданного уровня на любом фидере питания ПТК, а также о переключении питания с одного фидера на другой.

Основным принципом организации электропитания должно быть распределение оперативного тока таким образом, чтобы неисправность отдельного элемента сети электропитания не приводила к полному отказу ПТК.
3.1.9. Сервисные средства и ЗИП

3.1.9.1. В состав ПТК должны быть включены сервисные средства, такие как:

стенды для проверки функциональных модулей ПТК с контрольно-измерительной аппаратурой;

пульты для обслуживания УСО;

метрологические пульты для аттестации и поверки измерительных каналов.

Количество и состав сервисной аппаратуры определяет разработчик ПТК.

3.1 9.2. Объем и состав ЗИП должны быть достаточны для эксплуатации ПТК в течение года. Восстановление ЗИП производится поставщиком ПТК по договору сервисного обслуживания.
3.1.10. Система единого времени

3.1.10.1. В состав ПТК должна входить система единого времени, предназначенная для синхронизации таймеров всех вычислительных средств комплекса. Она должна настраиваться по сигналам точного времени и выдавать автоматически синхронизирующие сигналы с заданным периодом для всех таймеров. Точность привязки к астрономическому времени должна быть не хуже 0,5 с/сут.

3.2.1.1. Программное обеспечение (ПО) должно базироваться на международных стандартах и отвечать следующим принципам:

модульность построения всех составляющих;

иерархичность собственно ПО и данных;

эффективность (минимальные затраты ресурсов на создание и обслуживание ПО);

открытость, простота интеграции (возможность расширения и модификации);

гибкость (возможность внесения изменений и перенастройки);

надежность (соответствие заданному алгоритму, отсутствие ложных действий, защита от разрушения и несанкционированного доступа как программ, так и данных);

живучесть (выполнение возложенных функций в полном или частичном объемах при сбоях и отказах, восстановление после сбоя);

устойчивость (сбой в работе отдельных приложений не должен приводить к отказу системного ПО и системы в целом);

унификация решений;

простота и наглядность.

3.2.1.2. Должно предусматриваться разделение ПО на базовое (фирменное) ПО, поставляемое разработчиком ПТК и прикладное ПО (пользовательское), разрабатываемое как поставщиком ПТК, так и, возможно, разработчиком АСУ ТП и персоналом, эксплуатирующим АСУ ТП.

Все ПО должно сопровождаться эксплуатационной документацией.

3.2.2.1. Базовое ПО подразделяется на системное ПО и ПО инструментальных средств разработки, отладки и документирования прикладного ПО (ППО).

Системное ПО включает:

стандартные операционные системы;

пакеты программной поддержки обмена данными (сетевые пакеты).

Программное обеспечение инструментальных средств разработки, отладки и документирования ППО включает:

системы формирования и управления локальными и распределенными БД;

средства проектирования пользовательского интерфейса;

пакеты программ и стандартных алгоритмов сбора и обработки технологической информации, выдачи управляющих воздействий, документирования и архивирования информации;

пакеты программ фрагментов и элементов видеограмм;

средства отладки ПО диагностики и самодиагностики работоспособности ПТК.

3.2.2.2. Операционные системы верхнего уровня должны удовлетворять следующим требованиям:

возможность работы в реальном времени;

высокая производительность, поддержка многозадачного и многопользовательского режимов;

высокая степень устойчивости и надежности;

совместимость с различными аппаратными платформами;

поддержка стандартных сетей с протоколом NelBios (Ethernet, Novell, Arcnet. Token Ring и др.) и семейства протоколов TCP/IP;

удобный и понятный пользователю графический интерфейс, простота и эффективность использования;

возможность работы с 16- и 32-разрядными приложениями, расширенные возможности работы с мультимедиа;

низкая стоимость и минимальные расходы на эксплуатацию;

возможность конфигурирования под конкретные условия использования.

3.2.2.3. На нижнем уровне должны использоваться высокопроизводительные операционные системы (ОС) реального времени.

Операционные системы нижнего уровня должны обеспечивать:

возможность работы в реальном времени;

поддержку многозадачного режима;

модульность, гибкую конфигурируемость, возможность 100%-ного размещения в ПЗУ контроллера;

малое время реакции и многоуровневую, основанную на приоритетах, обработку прерываний;

развитые средства коммуникаций (поддержка стандартных сетей NetBIOS, а также различных промышленных интерфейсов ввода/вывода);

поддержка различных Host-систем (IBM PC, Sun, HP и т.п.);

широкая поддержка программного обеспечения и аппаратных средств сторонних разработчиков.

Допускается использование на нижнем уровне ОС общего назначения в комплекте с приложениями, обеспечивающими реализацию свойств, характерных для мультизадачных систем реального времени.

3.2.2.4. Инструментальные средства проектирования распределенных АСУ ТП являются неотъемлемой частью ПО современных ПТК. Инструментальные средства должны базироваться на общепризнанных стандартах и обеспечивать решение наиболее сложных вопросов создания АСУ ТП: автоматизацию процессов приема и обработки сигналов, организацию автоматического управления исполнительными устройствами, визуализацию измеренных величин (в том числе в виде графиков), ведение архивов и генерацию отчетов. Результатом проектирования должны быть компоненты системы управления, полностью готовые к запуску.

Инструментальные средства должны, как правило, совмещать в себе функции разработки и исполнения.

3.2.2.5. Модуль разработки призван максимально упростить и облегчить процесс разработки АСУ ТП, сводя его к объектно-ориентированному проектированию с использованием мощных графических средств.

Основным критерием для выбора системы разработки должно быть наличие:

системы отображения, поддерживающей широкий набор форм представления информации (графики трендов, гистограммы, сигнализаторы, мультипликация и т.д.);

библиотеки Мастер-объектов, таких как переключатели, регуляторы, тренды, гистограммы и т.п., позволяющих быстро конфигурировать с помощью мыши готовые компоненты операторского интерфейса;

мультипликации, обеспечивающей возможность динамики (оживления) любых объектов и их комбинаций;

системы аварийной сигнализации, поддерживающей одновременно несколько аварий, сигнализаций различного уровня;

библиотеки функций языка структурированных запросов SQL для обмена данными с различными внешними СУБД и различными приложениями;

системы архивирования информации, позволяющей просматривать архивную информацию в реальном времени, в том числе в виде трендов и графиков, а также создавать отчеты событий;

средств обнаружения и устранения неисправностей, а также ведения технической документации;

средств создания и ведения журналов аварий, отчетов произвольной формы, создания автономных приложений и т.п. на основе произвольных задаваемых пользователем шаблонов.

3.2.2.6. Должна обеспечиваться поддержка различных промышленных интерфейсов ввода/вывода (Profibus, Interbus-S, DeviceNel и др.).

База данных, создаваемая в процессе разработки приложений должна быть открыта для доступа со стороны других задач.

3.2.2.7. Интерфейс с пользователем системы разработки должен соответствовать международному стандарту GUI, включающему многооконный режим работы, полнографические редакторы, работу с мышью и т.д.

3.2.3.1. Прикладное программное обеспечение должно охватывать нее функции управления и обработки информации, оговоренные в настоящих ОТТ.

3.2.3.2. Должна предусматриваться возможность сохранения исходных пользовательских программ на магнитных носителях и их загрузки в память контроллеров через интерфейсные каналы в случае необходимости. Аналогичная возможность должна предусматриваться и для программного обеспечения верхнего уровня.

3.2.3.3. Должна предусматриваться возможность подготовки, изменения или коррекции пользовательских программ в процессе работы технологического оборудования (в случае необходимости).

3.3.1. Лингвистическое обеспечение представляет собой совокупность средств и правил, используемых при взаимодействии пользователей и эксплуатационного персонала с комплексом средств ПТК при его разработке, монтаже и эксплуатации.

Лингвистическое обеспечение должно удовлетворять требованиям ГОСТ 24.104-85 и быть рассчитано на пользователя, специалиста в своей предметной области, не владеющего универсальными языками программирования или описания алгоритмов.

3.3.2. Лингвистическое обеспечение оператора-технолога должно сводиться к системе видеограмм и текстовых сообщений, снабженных необходимыми меню, помощью и подсказками, при организации диалога персонала с системой. Вся текстовая информации должна быть на русском языке.

3.3.3. Лингвистическое обеспечение разработчиков, наладчиков и обслуживающего персонала ПТК и АСУ ТП в целом должно содержать:

инструментальные средства проектирования системы и разработки программного обеспечения;

средства формирования и ведения баз данных;

средства описания характерных задач управления: первичной обработки информации, автоматического регулирования и управления, действия защит, дистанционного управления;

способы формирования видеограмм, отчетов (протоколов), ведомостей и архивов;

способ включения в систему типовых информационных задач: регистрации и анализа событий, аварийных ситуаций, действия защит; информационно-вычислительных задач, требующих индивидуального подхода при их решении (расчет технико-экономических показателей, диагностика и пр.);

программирование особо быстрых и других специальных задач управления и обработки информации. Языки технологического программирования должны обладать средствами документирования, позволяющими совмещать программирование контроллеров с получением документации в удобной для служб эксплуатации форме.

3.3.4. Лингвистическое обеспечение наладочного и эксплуатационного персонала АСУ ТП должно также включать возможность проведения с помощью простейших операций тестирования, диагностирования и других регламентных работ, настройки системы.