Top.Mail.Ru

Тренажёр для персонала по обслуживанию электротехнического оборудования ГРЭС/ТЭЦ (персонала электростанций)

Назначение

Тренажёр предназначен для подготовки и контроля квалификации персонала по обслуживанию электротехнического оборудования ГРЭС/ТЭЦ, а также персонала промышленных предприятий со значительным потреблением электроэнергии и собственной генерацией.

Использование компьютерных тренажёрных комплексов (КТК) на базе цифровых двойников позволяет получить и закрепить знания и навыки надежной и эффективной эксплуатации оборудования, не подвергая опасности персонал и само оборудование предприятия в процессе обучения. КТК обеспечивает систематический контроль уровня подготовки персонала и повышение его квалификации.

Цели

  • Проведение подготовки оперативного персонала в различных формах:
    • начальное обучение
    • поддержание навыков управления технологическим процессом
    • повышение квалификации персонала
  • Выработка навыков безопасного и экономичного управления оборудованием, в том числе в сложных переходных режимах
  • Повышение психологической устойчивости оперативного персонала при действиях в нештатных ситуациях
  • Сокращение числа технологических нарушений, связанных с ошибками персонала
  • Повышение уровня безопасности, надёжности, безотказности работы оборудования, сохранности имущества, здоровья и жизни персонала
  • Проверка (тестирование) профессиональной квалификации оперативного персонала, в том числе его умения управлять оборудованием в сложных режимах в соответствии с требованиями ПТЭ и производственных инструкций.

Объекты

На базе данного решения могут быть созданы тренажёры для электротехнического оборудования ГРЭС/ТЭЦ, а также персонала промышленных предприятий со значительным потреблением электроэнергии и собственной генерацией.

Функции

Информационные и управляющие функции тренажёра

  • Моделирование технологического процесса с формированием значений параметров, входящих в существующие АСУТП
  • Моделирование исполнительных электрифицированных механизмов
  • Моделирование работы вспомогательного оборудования
  • Проведение как совместных, так и раздельных тренировок операторов
  • Проведение экзаменов с выставлением оценки и формированием экзаменационного протокола.

Специализированные функции тренажёрного комплекса

  • Работа системы в темпе управляемого «модельного» времени с функциями:
    • приостановки и возобновления хода времени
    • ускорения / замедления хода и «перемотки» времени в пределах имеющейся истории тренировки
  • Создание, сохранение и последующая загрузка требуемых для проведения тренировок «исходных состояний» модели
  • Создание, сохранение и последующая загрузка последовательности изменений параметров модели в виде «сценария тренировки»
  • Расширенное ведение истории тренировки с возможностью:
    • просмотра хода тренировки в нормальном и (или) ускоренном темпе «модельного» времени с отображением данных непосредственно на мнемосхемах модели АСУ ТП
    • возобновление тренировки из любой промежуточной точки имеющейся истории
    • сохранение и загрузка истории тренировки для просмотра ее хода, анализа ошибочных действий и «работы над ошибками» (повторение тренировки из точки, предшествующей ошибочным действиям).

Вспомогательные функции АСУ ТП тренажёра

  • режим тренировки позволяет оперативно получать информацию о правильности действий оператора
  • индексирование действий оператора: функционал позволяет отмечать порядок действий оператора для выполнения поставленной задачи
  • отмена последнего действия: при допущении ошибки пользователь может, не отменяя все выполненные действия, отменить последнее
  • самодиагностика комплекса технических и программных средств
  • регистрация пользователей, осуществляющих вход в систему.

Архитектура

Компьютерный тренажёр выполнен с использованием КТК «ТРОПА» и представляет собой одну из возможных структур, в которой цифровое моделирование работы технологического оборудования осуществляется с использованием программного обеспечения НПФ «КРУГ».

Тренажёрный комплекс имеет трехуровневую архитектуру.

1-й (нижний) уровень комплекса представлен цифровыми двойниками объектов управления, включающими в себя модели запорно-регулирующей арматуры и механизмов.

Во 2-й (средний) уровень входят виртуальные имитаторы контроллеров и устройства линии связи, обеспечивающие обмен информацией в цифровом виде. Имитаторы контроллеров запускаются в виде «виртуальных машин» на компьютерах соответствующих серверов АСУ ТП.

В 3-й (верхний) уровень входят:

  • АРМ инструктора, на котором установлен графический клиент КТК «ТРОПА», выполняющий функции общего управления тренажёром
  • АРМ операторов 1, 2 и 3 на базе КТК «ТРОПА».

Пример внедрения тренажёра АСУ ТП ГРЭС

Цифровой двойник АСУ ТП предоставляет интерфейс взаимодействия оперативного персонала с объектом управления, идентичный реальной АСУ ТП ГРЭС, и моделирует работу средств автоматизации и их алгоритмов на основе математической модели.

Цифровое моделирование технологического процесса обеспечивает возможность задания возмущающих и управляющих воздействий, возвращает текущее состояние объекта управления в виде массива значений контролируемых параметров. Кроме того, цифровая модель включает описание большого количества возможных вариантов неисправностей электротехнического оборудования и вариантов их устранения.

Пример описания оборудования и действий по устранению его неисправностей

Описание датчика давления (Метран 150), возможных его неисправностей и действий электрослесаря по их устранению.

Перечень возможных действий, производимых электрослесарем по работе с датчиком давления, следующий:

  • Закрыть(1) / открыть(2) первичный вентиль
  • Закрыть(3) / открыть(4) вторичный вентиль
  • Закрыть(4) / открыть(5) продувочный вентиль
  • Отключить(6) / подключить(7) контрольный кабель на датчике
  • Отключить(8) / подключить(9) контрольный кабель на БП
  • Замерить сопротивление кабельной линии(10)
  • Калибровка «нуля»(11)
  • Замерить ток датчика(12)
  • Задать единицы измерения на датчике(13)
  • Задать шкалу на датчике
  • Восстановить контрольный кабель(15)
  • Проверить достоверность показаний датчика(16)
  • Подключить цифровой индикатор(17).

В таблице приведены возможные неисправности датчика и правильные последовательности действий (по номерам из вышеприведенного списка) по их устранению.

Неисправность Последствия Состояние на уровне ПТК Состояние на уровне КИП Перечень действий по устранению неисправности
1 Обрыв контрольного кабеля. Замыкание на землю контрольного кабеля. Отключение датчика Достоверность параметра невозможно определить. Рядом с параметром знак Ф.О. (Функциональный отказ). Значение параметра = последнее значение датчика. Отключенное состояние датчика 7->9->11->16->1->3->6->12->19->5->2->4->17
2 Неверное задание шкалы в измерительном блоке датчика Недостоверность показаний Рядом с параметром знак Ф.О. (Функциональный отказ). Значение параметра = последнее значение датчика. Отображение на ЦИ 18->15->12->17
3 Неверное задание единиц измерения в блоке датчика Недостоверность показаний Рядом с параметром знак Ф.О. (Функциональный отказ). Значение параметра = последнее значение датчика. Отображение на ЦИ датчика - ППП. Переполнение индикатора вследствие неправильно выбранных единиц измерения 18->14->12->17
4 «Дрейф» нулевых показаний датчика При 4 мА датчик показывает значение чуть больше 0 При нулевом значении параметра датчик показывает значение чуть больше 0 При нулевом значении параметра датчик показывает значение чуть больше 0 18->12->17

Особенности тренажёра

При создании тренажёра (цифрового двойника АСУ ТП) были использованы графический проект, программы пользователя и настройки реальной АСУ ТП ГРЭС, что обеспечило 100%-ное совпадение функциональности тренажёра и реальной АСУ ТП. Совпадает не только внешний вид мнемосхем на экране, но и различные вспомогательные окна, приборы управления, протокол сообщений, принципы работы сигнализации, регистрация в системе и т.п. При этом запуск тренажёра осуществляется с «одной кнопки».

В то же время тренажёр не только полностью повторяет существующую АСУ ТП, но и обладает специализированными функциями:

  • Работа системы в темпе управляемого «модельного» времени
  • Создание, сохранение и последующая загрузка требуемых для проведения тренировок «исходных состояний» и последовательности изменений параметров модели в виде «сценария тренировки»
  • Расширенное ведение истории тренировки с возможностью:
    • просмотра хода тренировки в нормальном и (или) ускоренном темпе «модельного» времени с отображением данных непосредственно на мнемосхемах модели АСУ ТП
    • возобновления тренировки из любой промежуточной точки имеющейся истории
    • сохранения и загрузки истории тренировки для просмотра ее хода, анализа ошибочных действий и «работы над ошибками» (повторение тренировки из точки, предшествующей ошибочным действиям)
    • отмены последнего действия (пользователь может, не отменяя все выполненные действия, отменить последнее).

Среда разработки КТК «ТРОПА» позволяет специалистам АСУ ТП ГРЭС самостоятельно вносить изменения в цифровую модель АСУ ТП тренажёра без привлечения его разработчиков. Все математические модели, а также АРМ инструктора реализованы с использованием программного обеспечения, разработанного НПФ «КРУГ».

Выводы

Полученный практический опыт показал эффективность подхода, когда в качестве цифровой модели АСУ ТП используется тренажёрный комплекс, построенный на базе реального программно-технического комплекса, применяемого для создания АСУ ТП. Данный подход позволяет на 100% повторить функциональность системы управления, формируя правильные навыки операторов при работе с ней.

Наличие среды разработки графического интерфейса, базы данных АСУ ТП и программ пользователя дают возможность Заказчику самостоятельно вносить изменения в ПО тренажёра и не зависеть от поставщика тренажёрного комплекса. Возможность тренажёра осуществлять сбор и просмотр оперативной информации о правильности действий оператора позволяет проводить как тестирование, так и полноценное обучение персонала.