Megoldások - Folyamatirányítás és vizualizálás: SCADA rendszer kiválasztása a paski atomerőmű új blokkszámítógépéhez

A folyamatellenőrző számítógépek új generációja a Paksi Atomerőműben

1. Bevezetés

A Paksi Atomerőmű 1. és 2. reaktorblokkjai 1982-ben, illetve 1984-ben léptek üzembe. A technológiai paraméterek ellenőrzésére részben hagyományos mérő / megjelenítő eszközöket, részben pedig szovjet gyártmányú folyamatperifériákat és a hozzájuk kapcsolódó SZM-2 típusú számítógépeket alkalmaztak. A teljes rendszer több ezer analóg és kétállapotú bemenőjelet fogad, elvégzi ezek feldolgozását, megjelenítését és archiválását.

A számítástechnika terén időközben végbement hallatlan fejlődést figyelembe véve időszerűvé vált a blokkszámítógép és megjelenítő rendszerek teljes lecserélése. Ennek során nem csak az egyszerű hardver-szoftver kiváltásra, hanem a rendszer funkcióinak lényeges bővítésére is mód nyílt. Az erőművet üzemeltető operátorok magasabb szinten feldolgozott információt nyerhetnek, egyszerűbben nyomon követhetik a berendezések állapotát, igénybe vehetik a számítógép által nyújtott tanácsadói funkciókat, így megalapozottabb döntéseket hozhatnak.

A blokkszámítógépek kiváltását ugyancsak elengedhetetlenné tette a jelenleg is folyó reaktorvédelmi rekonstrukció. Ez a rendszer nem rendelkezik saját számítógépes információ megjelenítő, archiváló alrendszerrel, így az említett funkciókat a blokkszámítógépekben kellett megvalósítani.

2. A rekonstrukció lebonyolítása

A projekt megalapozása 1996-ban indult. Ekkor merült fel a gondolat, hogy a korábban alkalmazott központi gépes felépítés mellett meg kell vizsgálni a legújabb SCADA alapú rendszerek esetleges alkalmazhatóságát. Az említett célból több, a piacon hozzáférhető SCADA terméket tanulmányozás alá vettünk, míg végül az Intellution cég FIX-32 szoftvere lett a további vizsgálatok céljára kiválasztva. Meg kellett bizonyosodni arról, hogy az említett SCADA rendszerrel valóban megvalósítható - első lépcsőben az eredeti rendszer funkcióit teljesítve - az atomerőművi igényeknek megfelelő blokkszámítógépes megjelenítő, archiváló egység.

1997-ben a 2. blokki SZM-2M számítógéppel párhuzamosan létrehoztunk egy pilot konfigurációt, amely lehetőséget nyújtott az új hardver eszközök és a SCADA rendszer kipróbálására normál üzemi körülmények között. Az erőművi operátorok számára nyújtott funkciók, sémaképek, listák megegyeztek az eredeti blokkszámítógépével, de a régi gép vitte tovább az üzem kiszolgálásához szükséges összes feladatot. A pilotrendszer kialakításába nagymértékben bevontuk az operátorokat, bemutattuk a SCADA által elérhető új lehetőségeket is, kedvező hozzáállást és érdeklődést kiváltva ezzel a munkák folytatásához.

A pilot projekt 1997 végére sikeresen befejeződött. Bizonyítást nyert, hogy a megfelelő teljesítményű, PC alapú hardver és a FIX-32 alkalmas az elvárt funkciók legnagyobb részének teljesítésére. Ezzel megnyílt az út egy alternatív lehetőség figyelembe vételére, amely eltér a korábban általánosan alkalmazott központi gép, központi adatbázis szemlélettől.

Az új blokkszámítógép megvalósítására ezután ajánlati felhívást bocsátottunk ki zárt körben, néhány jelentős hazai vállalkozónak. Ebben a dokumentumban nem volt kötelezően előírva az osztott SCADA rendszer alkalmazása, aminek eredményeként valóban többféle, egymástól nagymértékben eltérő architektúrára érkezett be ajánlat. Számos, különféle szempontot figyelembe véve a választás az osztott SCADA rendszerre esett, szemben a központi gépes és a hibrid architektúrákkal. Megtörtént a projekt fő és alvállalkozóinak kiválasztása, melynek eredményeként az MTA SZTAKI-val jött létre szerződés.

Az első komplett rendszer telepítése 2000 februárjában a 2. blokkon történt meg, ahol a rendszer párhuzamosan üzemelt az eredeti SZM-2M számítógépekkel. A teljes körű funkcionális tesztelés után 2000 május elején vették át a régi rendszer szerepét az újonnan installált egységek. Az 1. blokkon a 2000 júniusában esedékes főjavítás során lett az új blokkszámítógép telepítve. Mindkét blokkon három hónapos időtartamra a háttérben üzemben tartjuk az eredeti SZM-2M számítógépeket is.

3. A rendszer funkciói

Első ütemben megvalósítandó funkciók

• Technológiai adatgyűjtés
• Elsődleges feldolgozások
• Technológiai számítások (átlagok, változási sebességek, üzemóra számítások)
• Alarmképzés, esemény feldolgozás
• Adatbázis kezelés, listázás. Naplózás
• Megjelenítés, ember-gép kapcsolati felület kialakítása
• Archiválás, archív feldolgozás
• Rendszer- és hálózat üzemeltetés
• Távoli munkahelyek kiszolgálása (WEB technológia)
• Kritikus biztonsági funkciók monitorozásának megvalósítása

Második ütemben megvalósítandó funkciók

• Az intelligens eszközöket (PLC) használó rendszerekkel való kapcsolat kiépítése
• Operátori segítő rendszerek bevezetése
• Statikus információk (kezelési utasítások, eljárásrendek, stb.) elérése
• Élő videoképek megjelenítése
• Technológia próbák támogatása (A próbák lefutásának elemzése)
• Hosszú távú archív kigyűjtések
• Üzemzavar kivizsgálások támogatása

4. A rendszer architektúrája

Rendszerépítés elvei

Az alábbi alapelvek szerint történt az architektúra megtervezése:

• Osztott jelfeldolgozás, osztott adatbázis
• Teljes redundancia, a hálózat és a hardver eszközök tekintetében egyaránt
• Egységes szoftver komponensek:
• operációs rendszer: Windows NT
• hálózat kezelő: TCP/IP
• technológiai alapszoftver környezet: Intellution FIX-32
• relációs adatbázis kezelő: Microsoft SQL server
• Egységes, Intel bázisú, professzionális hardverek
• Az információ megjelenítés operatív és távoli megjelenítőkre osztott, de a teljes jelfelület egységes módon ábrázolható minden munkaállomáson
• Moduláris rendszer felépítés, a rendszer újabb feladatok esetén bővíthető további osztott feldolgozó modulokkal
• Redundáns archiválás, a külső archív lekérdezések leválasztása a kritikus belső hálózatról
• A felügyelet és diagnosztika önálló hardver elemmel van megvalósítva, biztosítva ezzel az elvi szintű függetlenséget.

Az új rendszer sémája az 1. sz. ábrán látható. A blokkszámítógép rendszer elemei a meglévő, korábban már rekonstruált folyamat perifériákhoz csatlakoznak.

4.2. Rendszerkomponensek

Az adatgyűjtőkkel való kapcsolatot FIX-32 szerverek (RVR, IMR, NIMFA) valósítják meg. Mindegyik SCADA szerver duplikált és párhuzamosan üzemel. Így az operatív megjelenítők bármely SCADA állomás kiesése esetén a másik hozzátartozó állomáson megtalálják a nekik éppen szükséges jeleket, alarmokat egyaránt (az automatikus átkapcsolást FIX Automatic Failover funkció biztosítja). Valamennyi SCADA azonos hardver felépítésű, csereszabatos. Hálózati interfészük FDDI, biztonsági megoldással (dual-homing).

A duplikált Computation szervergépek alapvető feladata bonyolult algoritmikus számítások végzése és operátorsegítő rendszerek futtatása.

Az archív és az input lista adatok kezelése azonos platformon, Microsoft SQL szerver adatbázis kezelő alkalmazásával valósul meg. Az archív rendszer úgy lett kialakítva, hogy biztosítva legyen az archív adatok mentése és visszaállítása az on-line archiválási folyamat megzavarása nélkül. Ezen a szerveren az archívum biztonságát korszerű RAID technológia szavatolja.

A FIX WEB szerver feladata a nem operatív jellegű külső megjelenítők leválasztása, kiszolgálása az atomerőmű Intranet hálózatán.

A rendszer üzemeltetési funkcióinak központját az Üzemeltetés szerver valósítja meg. Feladata, hogy valamennyi gép részére biztosítsa az online adatbázis létrehozásához szükséges off-line adatbázis generálását Itt helyezkedik el a megjelenítők sémakép "raktára" is, erről a gépről replikálódnak a képek.

A blokkszámítógép operatív megjelenítői egységesen Windows NT 4.0 Workstation operációs rendszer alatt futnak. A megjelenítési funkciókat döntően FIX View állomás szoftver látja el. Az archív lekérdezést és más funkciókat erre a célra fejlesztett programok végzik.

Az új rendszer meghatározó eleme a nagy megbízhatóságú, redundáns lokális hálózat. A hálózat megvalósításának fő elvei az alábbiak:

5. Kritikus biztonsági funkció monitorozó rendszer

Ez a szolgáltatás teljesen újszerű a paksi atomerőmű gyakorlatában, de világviszonylatban is az elsők között van. Fő feladatai az alábbiakban foglalhatók össze:

• Az erőmű biztonsági állapotának folyamatos monitorozása és kiértékelése
• A kritikus biztonsági funkciók állapotfáinak kiértékelése
• A rendellenes helyzetekhez kapcsolódó Üzemzavar-elhárítási Kezelési Utasítások számítógépes, on-line megjelenítése a bennük hivatkozott technológiai paraméterek pillanatnyi értékével együtt.

A kritikus biztonsági funkció monitorozó rendszer az új blokkszámítógép Computation szervereiben kapott helyet. A nagy bonyolultságú algoritmusok futtatása a háttérben folyamatosan zajlik és az információ a korábban leírt operátori megjelenítőkön érhető el.

6. Összefoglalás

A Paksi Atomerőmű folyamatellenőrző számítógépei napjainkra minden szempontból megértek a rekonstrukcióra. Az erőmű szakembereinek aktív közreműködésével lebonyolított kiváltási projekt megvalósításnak első fázisa (1-2 blokk) sikeresen megtörtént. A kiválasztott, osztott intelligenciájú és adatbázisú Intellution SCADA rendszer újszerű megoldást jelent az atomerőműves gyakorlatban, nemzetközi szinten is.

Az Intellution, az automatizálási szoftverek piacvezetője, termékeit - amelyeket világszerte több mint 140 000 helyen installáltak - és szolgáltatásait integrált megoldásként kínálja felhasználóinak. A COM-FORTH Kft., mint disztribútor az értékesítés mellett a projektek megvalósítása során a teljes technikai támogatást biztosította. A következő két reaktor rekonstrukciója során a tervek szerint az első komponens alapú automatizálási szoftver, az iFIX, az Intellution Dynamics család HMI/SCADA tagja kerül felhasználásra.