На базе AggreGate SCADA/HMI создана распределенная система сбора данных исследовательского ядерного реактора

Описание проекта

Долгое время область исследований в ядерной физике России находилась в поиске постоянных мощных нейтронных источников. Ядерный реактор с большой плотностью нейтронного потока, построенный в Петербургском институте ядерной физики имени Б. П. Константинова (который недавно стал частью Курчатовского института), решил данную проблему при помощи генерирования нейтронных потоков высокой плотности, подходящих для широкого спектра научных экспериментов. Согласно проекту разработки, для обеспечения централизованного контроля всего комплекса реактора, было необходимо осуществление его наблюдения с помощью единой системы сбора данных и мониторинга. Требования к системе SCADA объединяли в себе сбор, хранение и визуализацию значений 11000 каналов ввода/вывода, измеряемых в герцах. Также учитывалось возможное увеличение каналов ввода/вывода до 15000.

Решение

Спецпроект выбрал AggreGate SCADA/HMI в качестве основной системы управления комплекса реактора, всех сопутствующих систем и процессов. AggreGate также получил возможность осуществлять мониторинг оборудования на всей территории исследовательского института. Сотрудники российского офиса компании National Instruments разработали новый AggreGate драйвер для получения данных в реальном времени от специальных контроллеров, работающих на операционной системе NI-RT. Драйвер использует протокол JSON для обмена данными с шасси контролера, что обеспечивает невероятно высокий показатель качества передачи данных (более чем 150 000 значений тегов в секунду). Все полученные значения направляются в специальное хранилище для хранения истории данных. Отказоустойчивая архитектура AggreGate включает в себя 4 пары серверов SCADA и серверов базы данных. Эти пары действуют независимо, обеспечивая высокую доступность системы и получение множества копий всех исторических данных.

Более 50 специально созданных человеко-машинных интерфейсов (HMIs) осуществляют наблюдение за всеми процессами и системами, включая тепловыделяющую сборку, отражатель активной зоны реактора, контуры охлаждения и приямок реактора, контроль давления, охлаждение (в том числе аварийное), очищение воды и сжатого воздуха, оборотное водоснабжение, радиационную обстановку, азотное оборудование и спецканализацию. Другие виды HMI визуализируют состояние технологических и нейтронных процессов реактора. Кастомизированная система просмотра трендов превосходно сопоставляет значения метрик с их временными метками, предоставляя всесторонний мониторинг тысяч параметров в режиме реального времени. Она также позволяет выбирать множество параметров для сравнения их трендов в одной диаграмме. Все контроллеры и серверы AggreGate синхронизируют свои часы реального времени с Stratum-1 серверами при помощи протокола SNTP.

Все серверы баз данных и SCADA/HMI работают на операционной системе ALT Linux Centaurus, сертифицированной Федеральной службой по техническому и экспортному контролю России.

Достигнутые преимущества

Система AggreGate SCADA/HMI предоставила зонтичный контроль и мониторинг всех процессов и систем комплекса ядерного реактора, упростив управление множеством систем с помощью единой панели управления. Невероятно высокая пропускная способность и черырехузловой отказоустойчивый кластер требуют наличия нескольких мощных серверов. Однако, настройки AggreGate были оптимизированы для сокращения большей части операций ввода/вывода базы данных во время нормальной работы системы, что сделало возможным использование 12-ядерных серверов HP со всего лишь 16 ГБ ОЗУ в качестве базовых узлов кластера SCADA