Первые в стране микропроцессорные устройства релейной защиты были разработаны 30 лет назад, их выпуск был освоен именно на НТЦ «Механотроника». Для своего времени это был большой шаг в развитии отечественной электроэнергетики. С момента выхода первых устройств релейной защиты БМРЗ компания НТЦ «Механотроника» продолжает выполнять большой объем НИОКР по развитию технической базы, обновлению и дальнейшему развитию программного обеспечения и модернизации аппаратной части устройств.
Сейчас НТЦ «Механотроника» выпускает устройства релейной защиты, противоаварийную автоматику, шкафы РЗА, системы оперативного тока СОПТ-МТ и системы АСУ ТП. Запущены серьезные проекты по обновлению всех выпускаемых решений, но одно из самых глобальных — это БМРЗ-УРП (рисунок 1), используемое сейчас в собственных шкафах АСУ-ТП.
БМРЗ-УРП — это многофункциональное устройство распределенного ввода-вывода, позволяющее использовать в своем составе сигнальные, функциональные и коммуникационные модули, управляемые центральным программируемым контроллером. Устройство применяется в качестве как АСУ, так и АСУ ТП, и позволяет решать широкий круг задач централизованного сбора и обработки информации со всех контролируемых устройств в пределах заданного объекта энергетики, технологических процессов предприятий (добывающих, обрабатывающих, производственных).
Комплекс устройств БМРЗ-УРП предназначен для построения централизованных или децентрализованных систем управления и телемеханики и размещается на стандартной DIN-рейке (35 мм) или на монтажной панели в ячейках КРУ, КСО и шкафах НКУ.
БМРЗ-УРП включает в свой состав:
- интерфейсный модуль для обмена данными с ведущим устройством сети;
- модули ввода/вывода дискретных сигналов;
- модули ввода аналоговых сигналов.
Сейчас устройства БМРЗ-УРП уже устанавливаются почти во все шкафы АСУ ТП производства «Механотроники». Планируется, что с 2022 года устройства, входящие в комплекс БМРЗ-УРП, поступят в продажу для установки в шкафы автоматизации и управления наших партнеров.
АСУ ТП и распределенная периферия на базе БМРЗ-УРП имеют трехуровневую иерархическую структуру, пример которой представлен на рисунке 2.
На верхнем уровне с участием оперативного персонала решаются задачи диспетчеризации процесса, оптимизации режимов, подсчета технико-экономических показателей производства, визуализации и архивирования процесса, диагностики и коррекции программного обеспечения системы. Верхний уровень АСУ ТП реализуется на базе серверов, операторских (рабочих) и инженерных станций.
На среднем уровне — задачи автоматического управления и регулирования, пуска и останова оборудования, логико-командного управления, аварийных отключений и защит. Средний уровень реализуется на основе БМРЗ-УРП.
Нижний (полевой) уровень обеспечивает сбор данных о параметрах технологического процесса и состояния оборудования, реализует управляющие воздействия. Основными техническими средствами нижнего уровня являются датчики и исполнительные устройства, станции распределенного ввода/вывода, пускатели, концевые выключатели, преобразователи частоты.
БМРЗ-УРП оптимизирован для работы с программируемыми контроллерами, поддерживающими стандартный протокол обмена, описанный в стандарте МЭК/ГОСТ 61158 с системами управления непрерывными процессами. Для обеспечения ее работы с другими программируемыми контроллерами или системами управления непрерывными процессами может использоваться соответствующий GSD-файл.
Стандарт МЭК 61158, посвященный полевым шинам, вместе с сопутствующими ему стандартами МЭК 61784-1 и МЭК 61784-2 определяет набор протоколов передачи данных, которые позволяют осуществлять распределенное управление приложениями автоматизации. Коммуникационные уровни безопасности, определенные в настоящем стандарте, обеспечивают уверенность в том, что полевые шины могут использоваться в решениях по обеспечению функциональной безопасности для конкретного уровня.
Применение распределенной периферии на базе БМРЗ-УРП позволяет получать существенную экономию денежных средств по сравнению с традиционными вариантами построения систем автоматизации для любых типов контролируемых объектов. Эта экономия обеспечивается отказом от использования многочисленных разделительных барьеров, а также снижением затрат на прокладку кабельной сети. Широкие диагностические возможности станции позволяют существенно упростить выполнение пусконаладочных работ и ее дальнейшую эксплуатацию.
БМРЗ-УРП имеет абсолютно гибкую архитектуру:
- распределенные, автоматически конфигурируемые вводы/выводы;
- горячая замена вводов/выводов;
- меньшее количество проводов, больше цифровых связей;
- совместимость с МЭК 61850 (контроллер, пьезодатчик);
- повышенный уровень безопасности и гальваническая развязка оборудования;
- сокращение полной стоимости основного капитала до 35%;
- ускорение реализации проекта до 30%;
- локальная экспертная поддержка.
Преимущества программного обеспечения БМРЗ-УРП:
- Протоколы Profinet Profibus являются стандартизированными протоколами обмена, описанными в стандарте IEC/ГОСТ 61158.
- Протокол Profinet имеет уже встроенный протокол IEE1588 синхронизации времени, не требующий дополнительной настройки.
- Profinet использует стандартный протокол TCP/IP для назначения параметров, настройки диагностики и режим реального времени Ethernet.
- Топология: шлейфовая, звезда, кольцо, дерево.
- Управление: централизованное, децентрализованное.
- Profinet RT — создание автоматизированных решений без привязки к производителям оборудования на основе открытого стандарта.
- PROFINET IRT (Isochronous Real-Time) — изохронные (астатические) коммуникации реального времени.
- Низкая стоимость разработки.
Для разрабатываемой коллекции устройств нет необходимости писать ПО верхнего уровня. Проекты составляются на территории НТЦ «Механотроника» и шкафы АСУ ТП передаются заказчику настроенными в полной заводской готовности.
MRP и MRPD: Profinet предлагает два решения для резервирования среды передачи.
Протоколы MRP, MRPD являются стандартизиованными протоколами, применение которых закреплено в стандарте МЭК 62439 разделах 1, 2, 3. (Протокол подразумевает объединение в кольцо группы коммутаторов, один из которых берет на себя роль ведущего).
Протокол резервирования мультимедиа (MRP) позволяет создавать независимую от протокола кольцевую топологию с временем переключения менее 50 мс. Этого достаточно для стандартной связи с Profinet в реальном времени.
Чтобы переключить избыточность в случае ошибки без задержки по времени, необходимо использовать «Резервирование носителей для запланированного дублирования» (MRPD) в качестве концепции бесшовного резервирования носителей. В MRPD циклические данные в реальном времени передаются в обоих направлениях в кольцевой топологии. Отметка времени в пакете данных позволяет получателю удалить избыточные дубликаты. Дальнейшее развитие платформы будет направлено на интеграцию с традиционными протоколами передачи связи МЭК 60870-5-101/103, МЭК 60870-5-104, МЭК 61850, а также на расширение сферы применения и реализации функций преобразователя дискретных и аналоговых сигналов (ПДС и ПАС в соответствии со стандартами ПАО «Россети»).
