В настоящее время Автономно разработанные средние и крупные ПЛК-продукты компании Nanjing Aotuo Technology успешно нарушили многолетнюю рыночную монополию, существовавшую десятилетиями в отрасли гидроэлектростанций у двух компаний — французской Schneider и американской GE. 。

Автономно разработанный программируемый контроллер (ПЛК) компании NanDa Aotuo Technology уже достиг прорывных достижений в области ключевых процессорных чипов и встроенной операционной системы реального времени, и сейчас он применяется в Разработка встраиваемого программного обеспечения для программируемых контроллеров на основе отечественных чипов, таких как Loongson, и открытой операционной системы встраиваемого Linux, что позволяет добиться независимых и контролируемых прорывов в ключевых технологиях ПЛК — как аппаратных, так и программных. 。

Кроме того, компания Nanjing Aotuo Technology, учитывая потребности в информационной безопасности компьютерных систем мониторинга гидроэлектростанций и особенности отрасли, проводит исследования по информационной безопасности программируемых контроллеров с точки зрения таких аспектов, как безопасность и практичность. Создание специализированной программно-аппаратной системы защиты от путей и особенностей внешних атак на гидроэлектрические системы 。

PLC (программируемый логический контроллер) и системы SCADA компании NanDa Aotuo Technology уже широко применяются более чем на сорока гидроэлектростанциях. Накопив богатый опыт практического применения, продукция демонстрирует стабильную и надежную работу на объектах. В частности, китайскоязычный интерфейс программирования отличается интуитивной понятностью, программное обеспечение обладает широкими функциональными возможностями и гибкой конфигурацией, что получило единодушное признание со стороны заказчиков, проектных экспертов и системных интеграторов. Компания Nanda Aoto Technology, являясь отечественным производителем профессиональных ПЛК с собственными независимыми правами интеллектуальной собственности и ведущим направлением научно-исследовательских разработок в стране, будет и впредь вносить достойный вклад в дело импортозамещения ПЛК для гидроэлектростанций в нашей стране.

Введение автономных и контролируемых продуктов

На основе отечественной операционной системы Kylin Самостоятельный и контролируемый Программное обеспечение для мониторинга гидроэлектростанции

В наше время автоматизированная система мониторинга гидроэлектростанции использует компьютерные технологии для управления процессом производства электроэнергии на ГЭС, что не только повышает уровень автоматизации и качество поставок электроэнергии, но и улучшает безопасность эксплуатации, производительность труда и экономическую эффективность станции.

Применение компьютерных технологий мониторинга на гидроэлектростанциях значительно изменило методы дежурства, позволив с тех пор автоматизировать работу станции, снизить физическую нагрузку персонала и уменьшить количество эксплуатационного персонала. Это также резко сократило объём работ по управлению оборудованием со стороны операторов, что сделало возможным внедрение модели работы «без дежурства персонала, с минимальным количеством дежурящих».

Уязвимости безопасности и бэкдоры в операционных системах компьютеров являются главными факторами, непосредственно влияющими на безопасную и стабильную работу автоматизированных систем. Самостоятельно разработанное южно-китайским предприятием Aoto кроссплатформенное конфигурационное программное обеспечение может работать под отечественной операционной системой NeoKylin или Galaxy Kylin, а в сочетании с отечественными серверами на базе процессоров Loongson или Phytium обеспечивает по-настоящему отечественную эксплуатацию системы компьютерного мониторинга, значительно снижая угрозы безопасности для работы гидроэлектростанций, связанные с вирусами, уязвимостями и бэкдорами операционной системы Windows.

Особенности функций >>>

• Программная платформа данной системы работает на отечественной аппаратной платформе, состоящей из операционной системы «Ци-Линь» китайского производства и процессоров Loongson;
• Программное и аппаратное обеспечение разработаны на платформенной основе;
• Вся станция использует метод Ethernet для взаимного обмена данными;
• Для реализации резервирования двух главных узлов и конфигурации резервирования базы данных историй, что обеспечивает высокую надежность системы;
• Высокая производительность обработки данных, быстрая и стабильная реакция;
• Система обладает высокой способностью к техническому обслуживанию, что снижает нагрузку на пользователей;
• Открытая система проектирования, возможность обновления как программного, так и аппаратного обеспечения;
• Связь со стандартными базами данных (SQL SERVER, ORACLE, SYBASE, MYSQL и др.) через «Открытую базу данных ODBC» позволяет обмениваться данными с системой MIS;
• Поддерживает стандартные протоколы MODBUS TCP, TCP/IP и другие, что позволяет осуществлять коммуникацию с PLC-продуктами таких компаний, как Nanda Aoto, Schneider, Siemens, GE, AB и других.

Автономно управляемый Программируемый логический контроллер (ПЛК)

Одним из наиболее ключевых компонентов компьютерной системы мониторинга гидроэлектростанции являются изделия ПЛК (программируемые логические контроллеры), именно через них осуществляется управление и контроль всех автоматизированных операций станции. Проблемы безопасности продукции ПЛК всё больше привлекают внимание Министерства промышленности и информатизации.

Зарубежные импортные продукты ПЛК постоянно выявляют уязвимости и бэкдоры, что постоянно ставит под угрозу безопасность работы промышленных систем управления. Компания Nanda Aoto разработала крупногабаритный ПЛК на основе собственного отечественного MCU, который полностью контролируется и управляемым со всеми компонентами — от основного процессора до всех модулей ввода-вывода и коммуникационных модулей. Кроме того, продукт оснащён функциями горячего резервирования двух устройств, резервированием питания и резервированием сетевой связи, а также обеспечивает криптографическую защиту информации при передаче по сети, применяя отечественные алгоритмы шифрования для защищённой обработки сообщений, передаваемых по Ethernet. Также реализована привязка серверов, читающих данные с ПЛК, к их MAC-адресам, и осуществляется фильтрация сообщений, что позволяет создать программируемый контроллер, отвечающий высоким требованиям информационной безопасности для использования на крупных гидроэлектростанциях.

Технические характеристики автономной и контролируемой PLC-технологии компании Nanjing Aotuo Technology следующие >>>

• В основе CPU используется отечественный процессор Loongson;
• Операционная система встраиваемой системы ПЛК основана на собственной контролируемой отечественной операционной системе;
• Программное обеспечение для разработки и программирования ПЛК полностью разработано в собственной научно-исследовательской лаборатории и может работать в отечественной ПК-среде (отечественный процессор + отечественная операционная система);
• Встроенное прикладное программное обеспечение полностью разработано собственными силами;
• ПЛК поддерживает аппаратное резервирование ЦПУ, резервирование источников питания, сетевое резервирование, шинное резервирование и резервирование ввода-вывода;
• Все модули поддерживают горячую замену;
• Поддержка максимального количества точек ввода-вывода ≥32768;
• Противоимпульсная помехоустойчивость IEC61000-4-5: 4 кВ (в режиме общего провода) / 2 кВ (в дифференциальном режиме);
• Быстрые переходные процессы IEC61000-4-4 ±4 кВ (питание) / ±2 кВ (вход/выход);
• Статическое электрическое разрядное испытание IEC61000-4-2: ±15 кВ (воздушное) / ±8 кВ (контактное);
• Радиационные помехи IEC61131-2 30–230 МГц, 10 м, квазипиковая величина менее 40 дБ(мкВ/м) / 230–1000 МГц, 10 м, квазипиковая величина менее 47 дБ(мкВ/м)
• Изолирующая прочность при напряжении постоянного тока: 2500 В, не менее 2 МОм;
• Способность к подавлению шума: 1000 В (пик-пик), ширина импульса 1 мкс, 1 мин;
• Рабочая температура -25 ℃ ~ +55 ℃.

Архитектурная схема системы мониторинга гидроэлектростанции

Основные функции ПЛК в автоматизированной системе мониторинга ГЭС

1) ПЛК осуществляет сбор и обработку аналоговых сигналов. Аналоговые сигналы делятся на электрические и неэлектрические: к электрическим относятся, в основном, такие электрические величины, как напряжение, ток и мощность; к неэлектрическим — в основном давление, температура, расход, уровень воды, уровень масла, а также угол поворота, вибрация и импульсные величины.

2) ПЛК собирает и обрабатывает дискретные сигналы. Дискретные сигналы делятся на дискретные сигналы прерывания и дискретные сигналы без прерывания; сигналы прерывания включают аварийные сигналы, сигналы о размыкании и замыкании выключателей, а также сигналы срабатывания важной электромеханической защиты. Дискретные сигналы без прерывания — это все остальные дискретные сигналы, кроме упомянутых выше, включая различные сигналы о неисправностях, сигналы положения выключателей и разъединителей, сигналы о рабочем состоянии оборудования агрегата, а также сигналы выбора режима работы — ручного или автоматического.

3) Автоматическое управление процессом генерации электроэнергии. ПЛК позволяет управлять включением и выключением гидротурбинных агрегатов электростанции, осуществлять сбор данных о режимах генерации и фазовой регулировки, контролировать активную и реактивную мощность агрегатов, рационально регулировать открытие и закрытие водосливных затворов, а также их степень, а также автоматически следить за работой вспомогательного оборудования и т.д.

4) Автоматическая обработка аварий. После настройки системы компьютерного мониторинга компьютер начинает онлайн-наблюдение за оборудованием гидроэлектростанции, регистрирует и хранит различные параметры работающего оборудования. В случае возникновения аварии компьютер анализирует её, а затем запускает соответствующие процедуры устранения, что позволяет оперативно ликвидировать инцидент; при этом также фиксируется характер аварии, время и место её возникновения.

5) Оптимальное управление генерацией электроэнергии. Целью непосредственного управления компьютером на гидроэлектростанции является обеспечение оптимального контроля за выработкой электроэнергии: в соответствии с потребностями энергосистемы в активной мощности гидроэлектростанции регулируется открытие лопастей турбины, подается необходимое количество воды, что позволяет обеспечить оптимальное взаимодействие агрегатов и наиболее рациональное распределение нагрузки, а также гарантировать качество напряжения на гидроэлектростанции и правильное распределение реактивной мощности.

Развертывание средств защиты информационной безопасности компьютерной системы мониторинга гидроэлектростанции

• Развертывание промышленного межсетевого экрана перед локальными блоками управления LCU в зоне безопасности I, обеспечивающее независимую защиту различных локальных блоков управления LCU в пределах зоны безопасности I за счет глубокого анализа промышленных протоколов и механизма белого списка прикладных протоколов.
• Между зонами безопасности I и II развернут промышленный межсетевой экран, который, осуществляя глубокий анализ протокола сбора данных OPC, обеспечивает защиту информации и сетевую изоляцию между двумя зонами с различными уровнями безопасности.
• Развертывание платформы безопасности и аудита мониторинга в обходе внутри зоны безопасности I, обеспечивающее в режиме реального времени отслеживание и регистрацию ошибочных действий и всех видов нарушений;
• Развернуть на всех операторских станциях, инженерных станциях, прикладных серверах и серверах баз данных в зоне безопасности I промышленный хост-защитник, чтобы предотвратить риски безопасности, связанные с соответствующим вредоносным ПО, ошибочными действиями и т. д.;
• В зонах безопасности I и II внедрена система обнаружения вторжений в байпасном режиме для мониторинга и контроля вирусов, троянов и вредоносных действий в пределах крупной зоны, обеспечивая защиту промышленного оборудования и систем в зоне производственного контроля от атак вредоносного кода.
• Развертывание единой платформы управления безопасностью в зоне производственного контроля позволяет централизованно управлять промышленными брандмауэрами, платформами мониторинга и аудита, средствами защиты промышленных контроллеров и других компонентов, а также объединять и анализировать логи, что снижает сложность эксплуатации и повышает эффективность защиты.

Примеры применения проекта

Решение автономной и контролируемой системы мониторинга для гидроэлектростанции Nandao Aotuo уже успешно внедрено на одной из крупных отечественных гидроэлектростанций. Мощность одного агрегата электростанции составляет 200 МВт, что относит проект к категории средних и крупных гидроэнергетических объектов. Введение в эксплуатацию решения Nandao Aotuo означает, что отечественные PLC-продукты, разработанные собственными силами, по своим функциональным возможностям и характеристикам уже достигли уровня импортных аналогов и полностью удовлетворяют потребности нашей страны в автоматизированных системах мониторинга гидроэлектростанций.

Ниже приведено фото с места использования: